改性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料界面与摩擦学性能的突破性研究

为解决碳纤维(CF)表面惰性和润湿性差导致的聚醚醚酮(PEEK)复合材料界面性能不足问题，研究人员通过聚乙烯亚胺(PEI)和聚酰胺胺(PAMAM)两种改性剂对CF进行化学接枝，并引入羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)。研究发现含0.3wt.% MWCNTs的CF-PEI-MWCNTs/PEEK复合材料展现出更优的界面性能，其磨损机制从塑性变形转变为温和粘着磨损，为苛刻环境下的高性能复合材料开发提供了新思路。

　　

碳纤维(CF)增强的聚醚醚酮(PEEK)复合材料虽具备优异综合性能，但CF表面惰性和弱润湿性严重制约了其界面表现。研究团队创新性地采用两种"分子桥梁"策略：将含羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚乙烯亚胺(PEI)上浆剂与同样含MWCNTs的聚酰胺胺(PAMAM)偶联剂，通过氨基与羧基化CF形成酰胺键。其中PEI的长链结构不仅能物理缠绕CF，其π-π共轭效应还与PEEK基体产生"分子级握手"。实验数据显示，仅含0.3wt.% MWCNTs的CF-PEI-MWCNTs/PEEK复合材料，其界面性能竟超越含0.5wt.% MWCNTs的CF-PAMAM-MWCNTs体系。更令人振奋的是，改性后的复合材料实现了磨损机制的革命性转变——从粗暴的塑性变形升级为温和的粘着磨损，犹如为材料表面装上了"分子减震器"。这项研究为开发极端环境适用的高性能复合材料开辟了新航道。