碳纤维GO增强体的制备及其环氧复合材料界面性能的研究的任务书.docx

碳纤维GO增强体的制备及其环氧复合材料界面性能的研究的任务书
任务书
1.任务背景
环氧复合材料在航空、航天、汽车、建筑等领域中得到广泛应用，其优异的性能（如高强度、高刚度、耐腐蚀、耐疲劳等）使其成为一种非常有前途的材料。然而，复合材料与增强材料的黏结性能直接影响材料的力学性能，如强度、韧性和疲劳寿命。因此，研究和开发新型增强材料及其界面性能，具有重要的实际意义。
碳纤维是一种比强度、比刚度都非常高的增强材料，是目前应用最广泛的增强材料之一。然而，碳纤维与树脂基体的界面性能不理想，限制了复合材料的应用范围。石墨烯氧化物（GO）作为一种具有优异力学性能和界面反应活性的纳米材料，在复合材料中作为增强体加入，有望显著提高界面的黏结强度。
因此，本次研究主要目的是制备碳纤维GO增强体，并研究其在环氧复合材料中的界面性能。
2.研究内容和方案
2.1碳纤维GO增强体的制备
2.1.1碳纤维表面改性
通过在碳纤维表面沉积钛、铝、锰等金属元素，形成一层氧化层，增加碳纤维表面的活性，提高与GO的结合性能。
2.1.2GO的制备
GO的制备方法有多种，本次研究采用氧化石墨的Hummers方法制备GO。
2.1.3碳纤维GO增强体的制备
将碳纤维与GO混合，通过表面改性的碳纤维与表面氧化的GO之间形成化学键，实现两者的紧密结合。采用浸渍法将制备好的碳纤维GO增强体与环氧树脂基体浸渍，制备复合材料。
2.2复合材料界面性能的测试
2.2.1界面剪切强度（ILSS）测试
采用ASTMD2344标准进行界面剪切强度（ILSS）测试，测定碳纤维GO增强体与环氧基体之间的界面黏结强度。
2.2.2动态机械热分析（DMA）测试
采用DMA测试方法，研究复合材料的动态力学性能，如弹性模量、损耗因子、温度依赖性等。
3.实验进度和时间计划
本研究计划为期半年，根据以上研究内容和方案，具体的时间计划如下：
第1-2个月：碳纤维表面改性和GO的制备
第3-4个月：制备碳纤维GO增强体
第5个月：进行复合材料界面性能测试
第6个月：数据分析和撰写研究报告
4.预期结果
本次研究的预期结果包括：
4.1成功制备碳纤维GO增强体，并实现紧密结合。
4.2测试得出碳纤维GO增强体与环氧基体之间的ILSS值明显提高，表明碳纤维GO增强体对于提高界面黏结强度有效。
4.3研究得出碳纤维GO增强体对复合材料动态力学性能的影响，为进一步提高复合材料力学性能提供依据。
5.注意事项
本次研究需要注意以下事项：
5.1实验室操作时，需要严格遵守实验室安全规定。
5.2实验过程中，需要注意对环境的保护，如废弃物的处理等。
5.3实验数据记录时，需要准确记录，以便后续数据分析和报告撰写。
6.参考文献
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[3]ZhangD,MahadevanI,HuangYD.Areviewongraphene-basednanocompositesforelectrochemicalenergystorage.ACSAppl.Mater.Interfaces,2018,10:19717-19729.