用于结构阻尼应用的混合碳纤维/碳纳米管复合材料

利用相对低温合成技术在碳纤维表面生长了碳纳米管（CNTs）；设计的石墨结构（GSD）。为了探讨合成工艺对机械性能的影响，使用催化化学气相沉积（CCVD）法制备了其他表面生长的CNT样品。编织的石墨织物用薄膜SiO2进行了热屏蔽，并在该薄膜上方生长了CNT。拉曼光谱和电子显微镜显示，生长的物种为多壁碳纳米管（MWCNTs）。使用动态机械分析（DMA）检查了混合CNT-碳纤维增强环氧复合材料的阻尼性能。机械测试确认，GSD工艺导致的强度和刚度降低远低于使用CCVD技术遇到的情况，并且与参考样品相比几乎可以忽略不计。DMA结果表明，尽管储能模量的降解很小，但使用GSD生长的MWCNT的混合复合材料的损耗正切（阻尼）在频率范围1-60 Hz内相比参考样品提高了56%（基于未经表面处理或生长碳纳米管的原碳纤维）。这些结果表明，GSD生长的MWCNT复合材料中的能量耗散主要归因于纳米管/环氧界面处的摩擦滑动，次要归因于纤维/基体界面上的刚性热屏蔽SiO2薄膜。