激光辅助碳纤维增强聚醚醚酮原位固化研究：热解动力学与性能优化

本研究针对激光加热下碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料的热解动力学问题，通过热重分析(TGA)建立Kissinger等动力学模型，结合实时傅里叶变换红外光谱(FTIR)和微观结构表征，揭示了550°C/200N条件下87.18 MPa的最佳层间剪切强度机制，为激光辅助自动铺丝工艺参数优化提供理论依据。

　　

这项突破性研究揭示了激光加热条件下碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料的热解奥秘。科研团队运用热重分析(TGA)数据构建了Kissinger、Friedman等四种动力学模型，精准预测出激光系统的最佳工艺温度窗口和临界停留时间。实时傅里叶变换红外光谱(FTIR)如同分子世界的监控探头，成功捕捉到热解过程中羰基(C=O，1651 cm^?1)和芳香环(C=C，1594 cm^?1)的特征峰演变规律。

扫描电镜(SEM)和3D表面形貌分析技术生动展现了不同热解阶段的微观结构损伤特征。令人振奋的是，在550°C、100 mm/s铺放速度和200 N压力条件下，材料层间剪切强度达到峰值87.18 MPa。但当温度升至650°C时，材料表面出现显著热分解碳化，伴随着FTIR特征峰强度变化，剪切强度下降至73.39 MPa。这项研究建立的阿伦尼乌斯型动力学方程，为航空航天领域高性能复合材料激光成型工艺提供了精准的温度控制指南。