英国萨里大学和空客公司提出在传统碳纤维树脂基复合材料(CFRP)表面增加一层防护层,以提高材料力学性能,降低失效风险。
传统CFRP由碳纤维和树脂构成,使用时由于增强体和基体的膨胀系数不同,材料受潮时会降低形状稳定性。研究人员提出,在表面增加纳米级防护层,可提高力学性能。防护层外层为等离子体增强化学气相沉积制备的类金刚石碳材料,内层为高柔韧性聚对二甲苯,起机械缓冲作用,通过吸收表面应力提高力学性能。涂覆防护层的CFRP测试结果显示:在液氮环境下反复加热降温后,防护层仍黏附于CFRP表面,并保持完整;高温下的质量损失较小,且玻璃化转变温度始终为149.1℃,表明内部组分恒定;较传统CFRP,剪切应力从15 MPa提高至24 MPa,水分扩散速率为0.004g/m2/天,是此前的1/10。
这种复合材料防护层可用于空间高精度仪器,以及航空、汽车、可再生能源等领域。
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