半互穿聚合物网络(semi-IPN)材料中可设计的相结构：一种调控复合材料纤维界面粘附的新策略

这篇研究通过3D打印技术实现了环氧树脂-聚己内酯(PCL)半互穿聚合物网络(semi-IPN)的局部相结构调控，创新性地提出空间梯度界面设计方法。结合差示扫描量热法(DSC)、原子力显微镜(AFM)和微滴测试等技术，证实该方法可精准调控纤维-基体界面剪切强度，为提升碳纤维增强复合材料(CFRP)的伪延性行为和损伤容限提供了新思路。

　　

Highlight

材料

研究的环氧基体采用IPOX ER 1010（DGEBA型环氧树脂EP）与IPOX MH 3111胺类固化剂，按100:75重量比混合。热塑性相选用深圳eSun公司的eMorph175N05聚(ε-己内酯)(PCL)线材，直径1.75 mm，熔融指数5 g/10 min（190°C/2.16 kg）。

EP-PCL共混物及试样的制备

为探究相结构，制备了PCL含量梯度变化的环氧树脂混合物（0-100 wt%，梯度12.5 wt%）。将PCL在90°C软化后与环氧树脂A组分物理共混，通过干式混合器进行10分钟宏观分散。

ATR-IR分析

ATR-IR光谱显示，即使低PCL含量（25 wt%）的固化样品也同时呈现两种材料的特征峰。环氧树脂在820 cm^-1处出现芳环C-H键振动峰，1500 cm^-1处为苯环骨架振动特征峰。

结论

本研究通过3D打印技术实现了环氧-PCL半互穿聚合物网络(semi-IPN)的空间可控相结构设计。首次在树脂内部构建结构化IPN区域，实现了沿纤维长度的界面剪切强度局部调控，为先进结构复合材料的功能梯度界面设计提供了新范式。

CRediT作者贡献声明

Gábor Szebényi：综述撰写、初稿撰写、方法论、研究实施、基金获取、概念设计。Fanni BALOGH：综述编辑、初稿撰写、研究实施。Tibor CZIGáNY：综述编辑、初稿撰写、研究监督、概念设计。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

特别缅怀已故的József Karger-Kocsis教授对本研究的奠基性贡献。研究得到匈牙利NRDI办公室（OTKA FK 142540）等基金支持。