石墨烯纳米片增强再生碳纤维复合材料的力学与多功能性能研究

为解决碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料废弃处理带来的环境经济难题，研究人员通过整合石墨烯纳米片(GNPs)，将再生碳纤维(rCF)升级为多功能复合材料。研究表明：添加0.3 wt% GNPs可使拉伸强度提升30%(达535 MPa)，弯曲强度提高46%(至708 MPa)，界面剪切强度增加31%，电磁干扰(EMI)屏蔽效能从20 dB跃升至32 dB，阻尼性能提升51%，且不影响热稳定性与玻璃化转变温度(Tg)。该成果为高性能可持续材料开发提供新范式。

　　

随着航空航天等高端工程领域对轻量化高强材料需求的激增，碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料面临严峻的废弃处理挑战。这项突破性研究将废弃再生碳纤维(rCF)与石墨烯纳米片(GNPs)复合，打造出性能媲美原生CFRP的新型多功能材料。通过单纤维断裂测试(SFFT)揭示，0.3 wt%的GNPs添加量可显著增强纤维-基体界面结合力，使界面剪切强度飙升31%。动态机械分析(DMA)数据显示，该复合材料的阻尼性能如同"分子级减震器"般提升51%，同时保持198°C的玻璃化转变温度(T_g)不变。更令人振奋的是，材料在X波段电磁波屏蔽效能(EMI)达到32 dB，相当于为电子设备穿上"隐形战衣"。热重分析(TGA)曲线证实，这种"纳米增强效应"不会牺牲材料的热稳定性。该研究为循环经济背景下高性能材料的绿色制造开辟了新路径。