四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室baowei qiu等–磁性氧化石墨烯碳纤维复合材料具有改良的界面性能

碳纤维增强复合材料(CFRPs)界面性能差，限制了其在航空航天领域的重要应用。针对这一缺点，制备了磁性氧化石墨烯(MGO)，并将其封装在碳纤维表面，以改善CFRPs的界面性能。在MGO上Fe₃O₄的存在降低了氧化石墨烯的团聚，使MGO能够在磁场中保持良好分散性的同时快速可控地施胶。结果表明MGO处理后CFRPs的层间剪切强度、界面剪切强度和横向纤维束拉伸强度分别比未处理的提高了56.04%、46.73%和82.00%。同时，经MGO处理的CFRPs在X-波段的电磁干扰(EMI)屏蔽效果高达46.33 dB。这项工作为结构-功能集成CFRPs的制备提供了见解，在航天、航空、汽车等领域显示了潜在的应用前景。

图1. 使用MGO实现CFs功能化示意图。

图2. (a) MGO模型示意图;(b) GO、Fe₃O₄和MGO的SEM图像;(c) GO、Fe₃O₄和MGO的HRTEM图像;(d) GO、Fe₃O₄和MGO的表面能;(e) GO、Fe₃O₄、MGO的XRD谱图;(f) GO、Fe₃O₄和MGO的FTIR光谱;(g) Fe₃O₄和MGO的磁化滞回曲线(插图为外部磁场作用下MGO与水溶液分离的照片)。

图3. (a) DCF和CF/MGO的SEM图像;(b) CF/MGO的映射图像;(c) DCF和CF/MGO的EDS图;(d) DCF和CF/MGO的AFM图像;(e) DCF和CF/MGO的BET比表面积;(f) DCF和CF/MGO的表面能。

图4. CFRPs的界面性能:(a) ILSS，(b)IFSS，(c)TFB;(d) CFRPs脱粘后的断面形貌;(e)CFs脱粘后的断面形貌;(f)脱粘机理示意图。

图5. (a)CFRPs在X-波段的SET、SEA和SER平均值; CFPRs在X-波段的(b)EMI SET;(c)EMI SEA;(d)EMI SER。

相关研究成果由四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室Baowei Qiu等人于2022年发表在Composites Part A(https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106811)上。原文：Magnetic graphene oxide/carbon fiber composites with improved interfacial properties and electromagnetic interference shielding performance。