激光对碳纤维及环氧树脂复合材料性能影响

激光对碳纤维及环氧树脂复合材料性能影响

采用高能激光束对PAN基碳纤维进行表面改性。

利用SEM、EDS、FTIR、XRD、万能试验机等表征手段，对改性前后碳纤维微观形态、成分变化、物相结构、力学性能进行表征，系统地研究了激光束对碳纤维微观组织变化、性能变化等的影响规律，探索激光束对碳纤维的作用机制。

结果表明，碳纤维经激光表面改性后，其表面的粗糙度和比表面积增加，碳纤维的浸润性得到提升，且功率越高、扫描速度越低，碳纤维浸润性越好。改性后的碳纤维化学成分种类、微观结构以及官能团种类没有改变；改性后的碳纤维官能团种类也没有改变，说明激光改性过程主要以物理过程为主；激光改性没有改变碳纤维的微观结构，改性后微晶尺寸略有减小，有利于改善碳纤维与环氧树脂的界面黏结性能。

激光表面改性碳纤维/环氧树脂复合材料的拉伸强度和冲击强度都有不同程度的提高，当碳纤维质量分数为0.2wt%，激光改性功率为150W时，复合材料的拉伸强度提高了59%，冲击强度提高了52%。