纳米碳电泳沉积对碳纤维复合材料

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文档主要内容

纳米碳电泳沉积对碳纤维复合材料界面改性的研究，源自一篇西北工业大学博士学位论文，属于材料科学领域的专业研究文献。该论文主要面向从事碳纤维复合材料、界面工程及电泳沉积技术的研究人员、工程师和研究生，为其提供工艺优化与性能提升的参考依据。

论文采用Hummers法制备氧化石墨烯，经表征发现其呈半透明薄纱片层状结构，厚度约为1纳米，表面富含羧基和羟基等活性官能团。以氧化石墨烯的沉积率为评价标准，通过正交试验法系统评估了工艺参数的影响，最终确定最优电泳沉积条件：沉积电压为15伏，沉积时间为25分钟，沉积液浓度为0.25毫克/毫升。研究还表明，在电泳沉积过程中引入超声波可显著提升氧化石墨烯的沉积效果，涂层明显增加了碳纤维的表面粗糙度，并使其表面自由能提高。经改性后，碳纤维复合材料的层间剪切强度增幅达到55%，吸湿率则显著降低。

论文进一步研究了酸化辅助电泳沉积工艺对碳纤维表面的改性作用。酸化预处理能够有效提升氧化石墨烯的沉积效果，改性后碳纤维表面的氧元素含量明显增加，同时C=O和O-C=O基团含量显著上升。碳纤维表面粗糙度大幅增大，表面自由能从32.72毫焦/平方米提升至55.92毫焦/平方米。碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度达到57.1兆帕，增幅为55.6%，且复合材料的吸湿速率变缓，吸湿总量降低。

该论文系统揭示了电泳沉积工艺参数与氧化石墨烯涂层对碳纤维复合材料界面性能的影响规律，为提升复合材料力学性能与抗湿性能提供了可行的技术路径。研究人员可直接参考其中的工艺条件与数据，用于优化自身实验设计或工程应用。