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石墨烯衍生物对碳纤维表面及其环氧复合材料界面性能的影响的开题报告
一、选题背景及意义
碳纤维（carbonfiber，CF）是一种高性能的纤维材料，在航空航天、汽车及船舶制造等领域被广泛使用。经过多年的发展，CF已经成为了现代高强度、高模量、蜂窝结构等材料中不可或缺的组成部分。然而，CF表面的基体和单体之间的界面结合力不足，这导致CF在真正的刚性和强度方面不能充分发挥出来。因此，增强CF与基体之间的界面结合性的研究已成为了CF应用的一个重要方向。
石墨烯是一种全新的二维材料，具有高强度、高模量、高热导率、高电导率等优异的性能。因此，石墨烯及其衍生物作为CF强化材料的表面修饰剂吸引了众多研究者的关注，研究表明石墨烯衍生物可以明显提高CF与基体之间的界面结合强度和复合材料的性能。因此，研究石墨烯衍生物对碳纤维表面及其环氧复合材料界面性能的影响具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究内容和计划
1.研究目标
本文旨在探究石墨烯衍生物对CF表面和CF/环氧复合材料界面性能的影响，为CF表面的界面修饰和CF/环氧复合材料的制备提供一定的理论与实验基础。
2.研究内容
（1）文献综述
综述CF表面修饰和界面改性的研究现状，探究石墨烯衍生物的优异性能和其在增强CF与基体之间的界面结合强度方面的应用现状和进展。在此基础上，明确研究的内容和方向。
（2）实验设计
确定化学石墨烯氧化物（GO）的制备方法，并通过还原氧化法制备石墨烯（reducedgrapheneoxide，rGO）；制备CF表面修饰剂石墨烯氧化物、石墨烯；通过化学法制备石墨烯-环氧树脂的预聚胶体系。
（3）表面性能测试
通过扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）等分析方法，研究石墨烯衍生物对CF表面的影响。
（4）界面性能测试
通过拉伸试验、动态热机械分析（DMA）、界面剪切模量测试（interfacialshearstrength，IFSS）等分析方法，研究石墨烯衍生物对CF/环氧复合材料界面性能的影响。
3.研究计划
根据研究内容和研究目标，本课题的研究计划如下：
第一年
1月-3月：文献综述和实验设计；
4月-6月：石墨烯氧化物和石墨烯的制备和表面性能测试；
7月-9月：石墨烯衍生物对CF材料界面性能的初步测试和分析；
10月-12月：撰写一年的工作总结。
第二年
1月-3月：石墨烯-环氧树脂的预聚体系制备和表面性能测试；
4月-6月：界面性能测试和优化；
7月-9月：分析石墨烯衍生物对CF/环氧复合材料界面性能的影响；
10月-12月：撰写毕业论文并进行答辩。
三、预期结果
通过本研究，我们预计可以得到以下研究成果和发现：
（1）石墨烯衍生物可以提高CF表面的粘附性，改善CF/环氧复合材料的界面结构。
（2）石墨烯衍生物会影响CF/环氧复合材料的力学性能，使得复合材料更具有韧性和耐久性。
（3）该研究具有实际应用价值，可为CF表面的界面修饰和CF/环氧复合材料的制备提供理论和实验基础。
四、研究难点和解决途径
本研究主要的难点在于：
（1）石墨烯衍生物与CF表面的界面反应机理；
（2）石墨烯衍生物的制备方法和表征方法优化；
（3）石墨烯衍生物实际应用时的复合材料性能变化。
解决方法如下：
（1）通过SEM、XPS等手段对CF表面的界面反应机理进行深入的研究；
（2）结合AFM、XPS等表征方法，优化石墨烯化学还原和脱氧方法，提高其品质和表面活性；
（3）联合拉伸试验、热力学分析等手段，研究石墨烯衍生物在CF/环氧复合材料中的实际应用变化。