復(fù)合材料的界面行為

第1章界面的形成和界面的作用
1．1　界面和界相002
1．2　界面的形成機理003
1．2．1　物理結(jié)合003
1．2．2　化學(xué)結(jié)合009
1．3　界面的作用011
1．4　增強機制014
1．4．1　理論預(yù)測014
1．4．2　實驗研究018
1．5　增韌機制020
1．5．1　脫結(jié)合和拉出020
1．5．2　裂紋轉(zhuǎn)向022
1．5．3　裂紋釘扎024
1．5．4　裂紋搭橋026
1．5．5　微開裂和塑性區(qū)分支028
1．5．6　裂紋尖端鈍化028
1．5．7　增韌機制的表征029
1．6　界面設(shè)計031
1．6．1　基體改性032
1．6．2　增強體表面改性032
參考文獻036
第2章復(fù)合材料界面的微觀結(jié)構(gòu)
2．1　概述040
2．2　界面斷裂面的SEM表征041
2．2．1　二次電子成像襯度機理041
2．2．2　試樣準備043
2．2．3　界面斷裂面的形貌結(jié)構(gòu)044
2．3　界面微觀結(jié)構(gòu)的TEM表征048
2．3．1　透射電子成像的襯度機理048
2．3．2　選區(qū)電子衍射052
2．3．3　試樣準備053
2．3．4　陶瓷基復(fù)合材料界面055
2．3．5　金屬基復(fù)合材料界面061
2．3．6　聚合物基復(fù)合材料界面063
2．4　界面微觀結(jié)構(gòu)的AFM表征064
2．4．1　基本原理066
2．4．2　操作模式和成像模式067
2．4．3　試樣準備和圖像偽跡079
2．4．4　碳纖維增強復(fù)合材料的界面080
2．4．5　聚合物纖維增強復(fù)合材料的界面086
2．4．6　玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面091
2．4．7　納米復(fù)合材料的界面096
2．5　界面微觀結(jié)構(gòu)的拉曼光譜表征099
2．5．1　界面碳晶粒的大小和有序度100
2．5．2　界面組成物的形成102
2．5．3　界面組成物的分布103
2．6　界面的成分分析105
2．6．1　特征X射線和熒光X射線分析106
2．6．2　背散射電子分析109
2．6．3　俄歇電子分析110
2．6．4　X射線光電子能譜分析112
參考文獻114
第3章復(fù)合材料界面微觀力學(xué)的傳統(tǒng)實驗方法
3．1　概述118
3．2　單纖維拉出試驗119
3．2．1　試驗裝置和試樣制備119
3．2．2　數(shù)據(jù)分析和處理122
3．3　微滴包埋拉出試驗124
3．3．1　試驗裝置和試樣制備124
3．3．2　數(shù)據(jù)分析和處理126
3．3．3　適用范圍129
3．4　單纖維斷裂試驗130
3．4．1　試樣制備和試驗裝置131
3．4．2　數(shù)據(jù)分析和處理132
3．4．3　適用范圍133
3．5　纖維壓出試驗135
3．5．1　數(shù)據(jù)處理135
3．5．2　適用范圍139
3．6　彎曲試驗、剪切試驗和Broutman試驗139
3．6．1　橫向彎曲試驗139
3．6．2　層間剪切試驗140
3．6．3　Broutman試驗141
3．7　傳統(tǒng)試驗方法的缺陷141
參考文獻142
第4章界面研究的拉曼光譜術(shù)和熒光光譜術(shù)
4．1　概述146
4．2　拉曼光譜和熒光光譜146
4．2．1　拉曼效應(yīng)和拉曼光譜146
4．2．2　拉曼峰特性與材料微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系149
4．2．3　熒光的發(fā)射和熒光光譜152
4．3　纖維應(yīng)變對拉曼峰頻移的影響154
4．3．1　壓力和溫度對拉曼峰參數(shù)的影響154
4．3．2　拉曼峰頻移與纖維應(yīng)變的關(guān)系154
4．4　熒光峰波數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系156
4．4．1　熒光光譜的壓譜效應(yīng)156
4．4．2　單晶氧化鋁的壓譜系數(shù)及其測定156
4．4．3　多晶氧化鋁纖維熒光峰波數(shù)與應(yīng)變的關(guān)系159
4．4．4　玻璃纖維熒光峰波長與應(yīng)變/應(yīng)力的關(guān)系162
4．5　顯微拉曼光譜術(shù)164
4．5．1　拉曼光譜儀164
4．5．2　顯微系統(tǒng)166
4．5．3　試樣準備和安置167
4．6　近場光學(xué)拉曼顯微術(shù)168
4．7　拉曼力學(xué)傳感器174
4．7．1　碳納米管拉曼力學(xué)傳感器174
4．7．2　二乙炔-聚氨酯共聚物拉曼力學(xué)傳感器176
4．7．3　石墨烯拉曼力學(xué)傳感器176
4．8　彎曲試驗178
4．8．1　四點彎曲178
4．8．2　三點彎曲179
4．8．3　懸臂梁彎曲179
參考文獻180
第5章碳纖維增強復(fù)合材料
5．1　碳纖維表面的微觀結(jié)構(gòu)184
5．2　碳纖維形變微觀力學(xué)189
5．3　碳纖維/聚合物復(fù)合材料的界面192
5．3．1　熱固性聚合物基復(fù)合材料192
5．3．2　熱塑性聚合物基復(fù)合材料198
5．4　C/C復(fù)合材料的界面201
5．5　碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)力集中205
5．5．1　應(yīng)力集中和應(yīng)力集中因子205
5．5．2　碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)力集中208
5．6　裂縫與纖維相互作用引起的界面行為210
5．6．1　纖維搭橋技術(shù)210
5．6．2　搭橋纖維與裂縫的交互微觀力學(xué)213
5．7　變溫拉曼光譜術(shù)217
5．7．1　碳材料的變溫拉曼研究217
5．7．2　樹脂基體的熱運動219
5．7．3　復(fù)合材料內(nèi)部的微觀應(yīng)力變化221
參考文獻223
第6章碳納米管增強復(fù)合材料
6．1　概述228
6．2　碳納米管形變行為的拉曼光譜響應(yīng)230
6．3　碳納米管/聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)合和應(yīng)力傳遞236
6．3．1　界面應(yīng)力傳遞236
6．3．2　界面結(jié)合物理242
6．3．3　界面結(jié)合化學(xué)244
6．4　碳納米管/聚合物復(fù)合材料的界面能248
參考文獻251
第7章石墨烯增強復(fù)合材料
7．1　概述254
7．2　石墨烯的拉曼峰行為對應(yīng)變的響應(yīng)257
7．2．1　實驗方法257
7．2．2　峰頻移與應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系259
7．3　界面應(yīng)力傳遞262
7．3．1　Cox模型剪切－滯后理論的有效性262
7．3．2　應(yīng)變分布和界面剪切應(yīng)力263
7．3．3　最佳石墨烯尺寸266
7．3．4　應(yīng)變圖266
7．3．5　壓縮負載下的界面應(yīng)力傳遞268
7．3．6　最佳石墨烯片層數(shù)272
7．4　聚二甲基硅氧烷（PDMS）基納米復(fù)合材料的界面應(yīng)力傳遞278
7．5　氧化石墨烯納米復(fù)合材料的界面應(yīng)力傳遞282
參考文獻284

第8章玻璃纖維增強復(fù)合材料
8．1　概述288
8．2　玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面應(yīng)力289
8．2．1　間接測量法289
8．2．2　直接測量法295
8．3　界面附近基體的應(yīng)力場296
8．4　纖維斷裂引起的應(yīng)力集中299
8．5　光學(xué)纖維內(nèi)芯/外殼界面的應(yīng)力場302
參考文獻305
第9章陶瓷纖維增強復(fù)合材料
9．1　概述308
9．2　陶瓷纖維的表面處理309
9．2．1　涂層材料和涂覆技術(shù)309
9．2．2　碳化硅纖維的表面涂層310
9．2．3　氧化鋁纖維的表面涂層313
9．3　陶瓷纖維的形變微觀力學(xué)314
9．3．1　碳化硅纖維和碳化硅單絲314
9．3．2　應(yīng)變氧化鋁纖維的拉曼光譜行為320
9．3．3　應(yīng)變氧化鋁纖維的熒光光譜行為322
9．4　碳化硅纖維增強復(fù)合材料的界面行為323
9．4．1　碳化硅纖維/玻璃復(fù)合材料323
9．4．2　壓縮負載下SiC/SiC復(fù)合材料的界面行為328
9．4．3　纖維搭橋331
9．5　氧化鋁纖維增強復(fù)合材料的界面行為334
9．5．1　氧化鋁纖維/玻璃復(fù)合材料334
9．5．2　氧化鋁纖維/金屬復(fù)合材料344
9．5．3　纖維的徑向應(yīng)力347
9．5．4　纖維間的相互作用353
9．6　陶瓷纖維復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力356
9．6．1　理論預(yù)測356
9．6．2　實驗測定357
參考文獻360
第10章高性能聚合物纖維增強復(fù)合材料
10．1　高性能聚合物纖維的形變364
10．1．1　芳香族纖維和PBO纖維的分子形變364
10．1．2　超高分子量聚乙烯纖維的分子形變369
10．1．3　分子形變和晶體形變372
10．2　界面剪切應(yīng)力373
10．2．1　概述373
10．2．2　芳香族纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料375
10．2．3　PBO纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料377
10．2．4　PE纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料382
10．3　纖維表面改性對界面行為的作用384
10．3．1　PPTA纖維表面的化學(xué)改性384
10．3．2　PE纖維的等離子體處理386
10．4　裂縫與纖維相互作用引起的界面行為387
參考文獻390