Schicht-für-Schicht-Montage einer MXene/poly(3-glycidyloxypropyldimethoxymethylsilane) hierarchischen Struktur auf Kohlenstofffasern für hochleistungsfähige Kohlenstofffaser/Epoxidharz-Verbundwerkstoffe

Zwei-dimensionale (2D) Materialien wurden weit verbreitet für den Bau funktioneller Materialien mit verbesserten Eigenschaften und Funktionen eingesetzt. In dieser Arbeit demonstrieren wir die Herstellung von Kohlenstofffaser (CF)-basierten Verbundwerkstoffen durch die Modifikation von CFs mit 2D MXene (Ti3C2Tx) Nanoschichten mittels der Schicht-für-Schicht (LbL) Technik, unterstützt durch die Brückenvernetzung von poly(3-glycidyloxypropyldimethoxymethylsilane) (pGPDMS). Es wurde festgestellt, dass die Ti3C2Tx/pGPDMS hierarchische Struktur starke mechanische Verbindungen und chemische Bindungsinteraktionen zwischen CFs und der Epoxidharz (EP) Matrix bietet, was zur Bildung hochwertiger Schnittstellenmaterialien der CF/EP-Verbundwerkstoffe beiträgt. Im Vergleich zu unveränderten CF/EP-Verbundwerkstoffen zeigen die hergestellten Ti3C2Tx/pGPDMS-CF/EP-Verbundwerkstoffe mit vier Schichten Ti3C2Tx Nanoschichten die größte interfaciale Scherfestigkeit mit einer Verbesserung von 82,2 %. Darüber hinaus werden die Oberflächenenergie und die Verträglichkeit von CFs erheblich verbessert. Diese Studie präsentiert eine potenzielle Strategie zur Konstruktion einer hierarchischen Struktur durch die Modifikation von 2D-Materialien und LbL-Montage und zeigt einen erfolgreichen Weg zur Verbesserung der interfacialen und mechanischen Eigenschaften von CF/EP-Verbundwerkstoffen.