碳纳米管/石墨烯杂化碳纤维织物复合材料的力学、导电和雷击性能

郭妙才, 赵大方, 鹿海军 (中国航空制造技术研究院　航空工业复合材料技术中心)

摘要：采用涂覆法制备了碳纳米管(CNT)改性和CNT与多层石墨烯(MLG)共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明，织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小，而织物CNT/MLG 共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明，CNT杂化和CNT/MLG 共杂化的织物导电性分别提高了7.78% 和10.2%，相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472% 和124%，达到0.79 S/cm 和0.31 S/cm，面内电导率分别提高43.2% 和17.8%。2A区雷击损伤研究表明，CNT 杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm，相比对比样降低了62.3% 和35%。CNT/MLG 共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%，但损伤深度降低了42.2%。作为对比，调降σz 至0.011 S/cm 的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5 倍，损伤深度提高了150%。机制分析表明，这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度，而织物层导电性的提高降低了损伤深度，但扩大了浅表层的分层损伤面积。

关键词：碳纤维增强复合材料；导电；雷击防护；石墨烯；碳纳米管