激光诱导石墨烯在凯夫拉尔/玄武岩混合复合材料层压板中的电磁干扰屏蔽及损伤检测应用

《Polymer Composites》：Laser Induced Graphene for EMI Shielding and Damage Detection in Kevlar/Basalt Hybrid Composite Laminates

ABSTRACT部分摘要：激光诱导石墨烯（LIG）技术改性凯夫拉纤维与玄武岩纤维复合制备环氧基混杂层板，通过双悬臂梁法评估LIG膜插入对层间断裂韧性的影响，发现添加三层LIG-Kevlar可使X波段电磁屏蔽效能提升至20dB，七层则达55dB，并利用电阻变化实现损伤定位。

　　

摘要

玄武岩纤维（BF）增强聚合物复合材料在军事、建筑和海洋工程领域得到广泛应用。然而，玄武岩纤维本身的电绝缘性能限制了其在功能性复合材料中的应用，尤其是在电磁干扰（EMI）屏蔽等场景中。激光诱导石墨烯（LIG）是一种三维碳纳米材料，可以通过在碳基前驱体上激光刻蚀来制备。本研究利用激光诱导石墨烯技术在凯夫拉尔织物表面直接生成石墨烯。然后将经过LIG改性的凯夫拉尔织物与玄武岩织物层叠，制备出纤维增强环氧树脂混合层压板。通过双悬臂梁试验评估了LIG薄膜加入对凯夫拉尔/玄武岩混合层压板层间断裂韧性的影响，并研究了不同石墨烯层数对混合层压板电磁屏蔽性能的影响。拉曼光谱证实了激光刻蚀后的凯夫拉尔织物上形成了多层石墨烯。在X波段频率范围内，插入三层LIG改性的凯夫拉尔纤维后，玄武岩纤维层压板的电磁屏蔽效果提高了约20 dB；插入七层LIG改性的凯夫拉尔纤维后，屏蔽效果提高了约55 dB。通过图案化LIG薄膜并监测电阻变化，实现了对混合层压板内损伤位置的定位。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。