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构建具有高界面剪切强度和韧性的芳纶纤维复合材料“刚柔”互锁立体界面结构( Constructing "Rigid-and-Soft" Interlocking Stereoscopic Interphase Structure of Aramid Fiber Composites with High Interfacial Shear Strength and Toughness )
J Lv Y Liu Y Qin Q Yin X Liu
高强度和高韧性似乎是材料力学性能的内在冲突，包括复合材料的界面。为了解决这一问题，我们通过聚脲在纤维表面原位接枝和发泡，环氧树脂渗透到纤维孔中，在芳纶复合材料中构建了一种层次结构的界面相。差示扫描量热仪(DSC)和原子力显微镜(AFM)证实，软质多孔聚脲填充硬质树脂基体生成了众多的共价键合界面，形成了“刚柔”互锁的立体界面。纤维与聚脲之间的轴向共价键和聚脲与环氧树脂之间的径向共价键使界面剪切强度提高了115.9%。新形成的界面在界面破坏过程中产生了更高的能量消耗，使界面剪切韧性(GⅠC)提高了493.2%。数学分析和有限元分析进一步验证了增强增韧机理，发现GⅠc的增强与聚脲层厚度和孔径密切相关。
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