炭纖維表面磁控濺射鍍碳膜對復(fù)合材料界面性能的影響.pdf

1、近年來，磁控濺射技術(shù)以其低溫、高速的特點，在薄膜制備領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文將磁控濺射技術(shù)引入到炭纖維表面改性當(dāng)中，在炭纖維表面通過磁控濺射制備碳膜，研究在炭纖維表面磁控濺射鍍碳膜對炭纖維本體及復(fù)合材料界面性能的影響，這對于炭纖維表面改性方法的豐富和改性機理的深入探索具有重大的理論價值和現(xiàn)實意義。
　　炭纖維由于直徑小、質(zhì)脆，在其表面制備的碳膜難于原位表征，故以單晶硅為媒介，研究磁控濺射鍍膜的工藝性。結(jié)果表明：濺射功率和靶基距是

2、影響鍍膜速率和成膜質(zhì)量的兩個重要工藝參數(shù)。濺射功率越大，靶基距越小，濺射速率越快。濺射功率增大，碳膜的納米硬度和模量增大，表面粗糙度增大。拉曼(Raman)光譜分析表明，濺射功率增大，碳膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，sp3雜化成分增加，晶體結(jié)構(gòu)更加完整。通過磁控濺射工藝參數(shù)的研究，確定最佳濺射條件為：濺射功率250w，靶基距4cm。
　　采用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)對鍍膜前后炭纖維表面形貌和化

3、學(xué)狀態(tài)進行研究，結(jié)果表明：濺射時間增加，炭纖維表面溝槽加寬加深，碳粒子聚集形成的突起增多，表面粗糙度增加。XPS分析結(jié)果表明，鍍膜后炭纖維表面含氧官能團含量較未鍍膜前大幅度降低，炭纖維表面新形成的碳層呈現(xiàn)化學(xué)惰性，與樹脂浸潤性差。研究了碳膜厚度對炭纖維拉伸強度的影響，結(jié)果表明：采用磁控濺射在炭纖維表面沉積碳膜對炭纖維具有明顯的補強作用，炭纖維拉伸強度提高28.67％。Raman光譜分析表明：在炭纖維表面通過磁控濺射形成的碳膜，微晶尺寸增

4、大，石墨化程度提高，晶體結(jié)構(gòu)更加完整。
　　以環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺樹脂為基體制備炭纖維微復(fù)合材料，研究了磁控濺射鍍膜對炭纖維復(fù)合材料界面剪切強度(IFSS)的影響，并利用SEM觀察復(fù)合材料界面剪切破壞斷口形貌，結(jié)果表明：鍍膜后，炭纖維復(fù)合材料IFSS降低，界面破壞模式為單純的界面破壞。
　　研究了對炭纖維表面進行等離子體預(yù)處理后鍍膜對炭纖維復(fù)合材料IFSS的影響，結(jié)果表明：炭纖維經(jīng)過等離子體預(yù)處理后鍍膜，其復(fù)合材料IFSS比炭