结合软印刷技术的复合材料新型层间结构架构

结合软印刷技术和"离位"增韧技术发展复合材料新型层间结构的制备技术并研究复合材料层间结构和力学性能的关系。利用软印刷技术制备具有各种不同表面高分子垂直结构的热塑性聚合物或其他材料的增韧膜、表面附载具有垂直结构的增韧剂的碳布预制料，结合＂离位＂增韧技术制备相应的复合材料，所得到的复合材料可能可以设计各种类型的新型层间结构并能起到不同的增韧效果，同时探讨层间结构对复合材料力学性能的影响。本项目结合软印刷技术和"离位"增韧技术的优点，进一步拓展"离位"增韧技术的应用，构建复合材料新型的多层次高性能结构。

先进复合材料的抗低速冲击损伤问题是复合材料在飞机上应用时面对的一个重大问题，其主要解决方法是对复合材料进行增韧。本课题主要针对复合材料的层间增韧，利用插层技术构建具有不同层间结构的复合材料，研究了层间结构、层间破坏机理和复合材料韧性之间的关联，为实现复合材料的进一步高韧化和功能化奠定基础。主要工作和创新性成果包括：.（1）发展了一种新型的利用软印刷方法制备大面积具表面微结构的自支撑增韧膜的方法，利用其增韧改性复合材料，复合材料的层间断裂韧性，尤其是II型层间断裂韧性大幅提高了300%，而利用没有表面微结构的薄膜改性复合材料时II型层间断裂仅提高了87.2%。机理研究表明采用表面具有荷叶微结构的薄膜改性后，II型层间断裂的路径出现了大量的偏转。.（2）研究了具有不同材料和纤维结构的无纺布在表面金属化以后，再应用于复合材料层间增韧时的增韧性能，发展一类主要基于纤维桥联增韧机理的层间增韧层材料。并由此发展了具有高导电性（面电阻低于0.08Ω/sq.，体积电阻低于0.0004Ω.cm）并且具有良好增韧效果的复合材料层间增韧插层材料，应用于复合材料可得到很高导电性的高韧性复合材料，导电性远远高于现有文献报道的复合材料，并保持原有增韧结构的增韧性能。.（3）研究了具有在无纺布表面和孔隙附载不同结构的纳米粒子，再应用于复合材料层间增韧时的增韧性能，表明可通过控制增韧层结构使纳米粒子存在不影响破坏机制，通过这部分的研究可为层间插层的功能化对增韧性能影响机制和设计原理提供参考，可对层间插层进一步进行功能修饰而不显著影响最终材料的层间断裂韧性。