双重纳米增强方法用于优化玻璃纤维增强环氧树脂层压板的拉伸性能

《Polymer Composites》：Dual Nano-Reinforcement Approach for Optimizing Tensile Performance in Glass Fiber-Reinforced Epoxy Laminates

双纳米增强剂协同效应提升玻璃纤维环氧树脂复合材料力学性能，通过手铺叠成型制备含1.75%HNTs和0.25%CNPs最优配置试样，运用Weibull分布和COPRAS方法分析表明复合体系在抗拉强度（提升至382MPa）、断裂伸长率（11.2%）和韧性（35.6kJ/m2）等关键指标上均显著优于单一纳米增强剂体系。

　　

摘要

开发具有优异机械性能的高性能复合材料对于先进的结构应用至关重要，在这些应用中，强度与重量比以及机械可靠性都至关重要。将纳米级增强材料引入聚合物基体中是一种有前景的策略，它能够克服传统纤维增强复合材料的固有局限性，从而在微观和纳米尺度上实现定制的机械响应。本文研究了双纳米粉末增强对玻璃纤维增强环氧（GFRE）复合材料拉伸性能的影响。两种类型的纳米粉末——卤氧化铝纳米管（HNTs）和碳纳米粉末（CNPs）以总重量百分比2%的比例被用作纳米填料，并且它们的添加比例各不相同。通过结合这两种纳米填料的优势，该混合系统能够提高载荷传递能力、增强韧性，并优化整体拉伸性能，优于使用单一纳米填料的复合材料。样品采用手工铺设技术制备。评估的机械性能包括极限抗拉强度、断裂应变、拉伸模量（E）和韧性模量。此外，还基于Weibull分布进行了统计分析，以评估拉伸性能的可靠性和变异性。采用复合比例评估（COPRAS）方法来确定最佳配置。研究结果表明，这种混合纳米填料系统产生了显著的协同效应，使得拉伸性能显著提升。COPRAS的结果进一步表明，H1.75-C0.25的组合具有最佳的拉伸性能。

亮点

• 研究了卤氧化铝纳米管和碳纳米粉末对GFRE的协同效应。
• 使用手工铺设技术制备了GFRE复合材料。
• 通过改变纳米粉末的比例来分析双纳米增强效果。
• 利用Weibull分布来评估拉伸性能的可靠性和变异性。
• 采用COPRAS方法确定了最佳配置。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本声明表明，通讯作者愿意在合理请求的情况下提供研究中生成和/或分析的数据集。