纤维增强木塑复合材料界面力学特性的研究

本项目拟从改性生物纤维增强材料的微观结构切入，研究改性木塑复合材料界面结合的细观力学特性，主要从细观尺度上研究改性木塑复合材料的表面钝化机理及其与界面结合性能的内在联系；同时在细观尺度上研究高分子聚合物在木塑复合材料界面处受到力场作用下的响应，更好的揭示改性木塑复合材料界面结合处的微观构造与界面结合性质的内在联系，清楚的阐明改性木塑复合材料的界面结合机理，建立高分子聚合体在界面结合处的扩散动力学模型，实现对改性木塑复合材料的微观结构与界面结合性能的调控。随着改性木塑材料技术的不断发展以及这种新型改性材料优异的物理力学性能的凸现，其复合材料的界面结合性能的研究近年来一直是国内外研究的热点问题。因此，采用试验界面力学与理论应力分析相结合的手段探究其在细观条件下复合材料的界面结合方式、力学特性和损伤破坏机理，对了解这种新型复合材料的界面结合特性和提高其界面结合性能具有十分重要的理论指导意义。

本项目依托于前期项目“生物质/塑料复合材料的纳米力学研究(30871968)”，从生物质纤维的微、纳观结构切入，制备出生物质纳米纤维，比较了纳米纤维与离子聚合物对木塑复合材料的增强增韧效果，研究了纤维增强木塑复合材料的各项性能，阐明了界面结合机理与材料性能之间的内在联系。在此基础上，本项目进一步研究了不同生物质纳米纤维对不同聚合物的增强机理，揭示生物质纤维与不同聚合物之间界面结合以及材料性能之间的关系；研究了具有导电性的炭塑复合材料界面结合与性能，炭粉和树脂间所形成的三维互穿网状结构，界面结合效果佳，强度大大提高，炭塑复合材料的拉伸强度可达到140～160MPa，是普通木塑复合材料的2~3倍；进行了纤维增强碳纳米管制备超级电容器方面的研究。对于设计与制备新型的纤维增强复合材料具有重要的理论指导意义。