生物活性聚合物支撑的ZnO纳米片涂层增强CFRP复合材料界面弯曲性能研究

为解决碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料中纤维-基体界面结合弱的问题，研究人员通过聚多巴胺(PDA)介导的ZnO纳米片双层层状修饰策略，使复合材料弯曲强度和韧性分别提升48%和89.4%。该研究创新性地采用纳米桥接技术改善应力传递，为航空航天领域高性能复合材料开发提供新思路。

　　

这项突破性研究揭示了生物启发式界面修饰技术的巨大潜力。通过精妙的双步法工艺——先在碳纤维表面构建聚多巴胺(PDA)粘附层，再沉积氧化锌(ZnO)纳米片阵列，成功在微观尺度打造出"纳米级脚手架"。X射线光电子能谱(XPS)数据证实表面羧基含量提升2.3倍，拉曼光谱则捕捉到特征性的437 cm^-1 ZnO振动峰。

令人振奋的是，这种仿生修饰使复合材料展现出"刚柔并济"的特性：三点弯曲测试中，修饰组样品不仅扛住了48%的额外载荷，断裂功更飙升89.4%。电镜图像生动展现了ZnO纳米片的"铆钉效应"——它们像微小的机械互锁装置，将碳纤维与聚合物基体紧密锚定，使纤维拔出现象减少72%，裂纹扩展路径从直线型转变为曲折的锯齿状。

这项技术犹如给复合材料装上"分子级减震器"，通过纳米尺度的能量耗散机制，将脆性断裂转化为韧性破坏。这种绿色高效的界面工程策略，为下一代轻量化结构材料开发开辟了新航道。