复合材料由于具有比重小、比强度大和耐腐蚀性能好等显著优势,在军用和民用航空中用量都在逐步增加,在一定程度上,复合材料的用量代表了飞机的先进水平。随着航空技术向轻质高强、节能减排等方向发展,对复合材料的应用和高性能化提出了更高的要求,世界强国正竞相发展先进复合材料技术。碳纤维由于具有比强度高、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等一系列优良性能,以其作为增强相的树脂基复合材料,在航空航天用结构材料、防护材料等方面展现出极大的潜力。复合材料内应力传递面称为界面,界面间的粘结强度不仅直接关系到复合材料各项力学性能,还影响着复合材料的使用寿命。因此,复合材料内部纤维增强相与树脂基体间的界面粘结强度已成为复合材料安全使用的关键性能指标之一。但由于碳纤维表面较为光滑,且为非极性的高度结晶的石墨片层结构,呈现较高的化学惰性,导致其与树脂基体间的界面粘结强度较弱,最终影响复合材料的整体性能,甚至威胁部件的使用安全,一定程度上制约了碳纤维树脂基复合材料在航空工业上的应用。
表面改性技术是当前普遍采用的一种通过改变碳纤维表面状态来提高其与基体粘结强度的技术手段。常规的表面改性方法主要包括物理改性和化学改性,如电化学处理、高温气体氧化、自由基捕获嫁接、化学氧化和表面伽马射线处理等,这些常规的碳纤维表面改性方法虽可以实现批量处理,效率相对比较高,但存在处理后纤维表面损伤不好控制且对环境污染较大等不足。随着生态文明建设的发展要求,当前碳纤维改性技术的发展趋势是以绿色制造技术为引导,从工艺、材料、设备等多渠道着手,注重生产过程中每一个环节的生态问题,努力优化表面改性技术,减少化学药剂、水、能源的消耗,以达到高效、环保的目的。等离子体表面改性是近些年发展起来的一种表面物理改性技术,由于...