Konstruktion von mechanochromen fluoreszierenden Interphasen über Kern-Schale-Mikrokapseln: Ein Weg zur Verstärkung der Schnittstelle und zur Eigenberichterstattung über Schäden von CFRP-Verbundwerkstoffen

Zusammenfassung Perylen-Diimid-Chitosan/γ-Poly (Glutaminsäure) Mikrokapseln mit Beschichtung (PDI-CS/γ-PGA) werden entwickelt und verwendet, um eine neuartige Interphase in Carbonfaser/Epoxid (CF/EP) Verbundwerkstoffen zu schaffen. Die interfaciale Eigenschaft sowie die Eigenberichterstattung über Schäden des Verbundwerkstoffs wird mit entsäuberten Carbonfasern (CF-entsäuert)/EP und kommerziellen Carbonfasern (CF-COM)/EP Verbundwerkstoffen verglichen. Die rupturierten PDI-CS/γ-PGA Mikrokapseln zeigen bei mechanischen Stimuli eine starke „Turn-on“ grüne Fluoreszenz aus dem freigesetzten PDI. Die Verankerung der PDI-CS/γ-PGA Mikrokapsel auf Carbonfaser mit PDI-CS/γ-PGA Mikrokapseln mit Beschichtung (CF@PDI-CS/γ-PGA) führt zu einer erhöhten chemischen Aktivität und Rauheit und zeigt ein schwaches grünes Fluoreszenzsignal anstelle von Nicht- fluorescence auf der CF-entsäuerten und CF-COM Oberfläche. Die transversale Faserbündel-Zugfestigkeit (TFBT) des CF@PDI-CS/γ-PGA Verbundwerkstoffs ist 80,97 % und 31,09 % höher als die von CF-entsäuert/EP und CF-COM/EP Verbundwerkstoffen, was auf die mechanische Verzahnung und chemische Bindungsinteraktion zwischen Carbonfaser und Epoxidmatrix zurückzuführen ist, die durch die Einführung der PDI-CS/γ-PGA Mikrokapsel mit kugelförmiger Struktur und aktiven Gruppen verursacht wird. Nach dem Mikrotropfen-Test wird das starke „Turn-on“ grüne Fluoreszenzsignal des aus den Mikrokapseln freigesetzten PDI in den interfacialen Entkopplungsbereichen detektiert, wodurch die mikroskopische Eigenberichterstattung über Schäden des CF@PDI-CS/γ-PGA Verbundwerkstoffs realisiert wird.