MOF界面相

应力集中最多降66.7%

在碳纤维表面原位生长氨基功能化MOF，构建厚度可控的界面过渡层，将复合材料失效模式从界面脱粘转变为内聚破坏，显著提升界面应力传递。

Zhou, Xinke · Liu, Shengkai · Siddique, Amna · 闵春英 · Pei, Xiaoyuan · Liu, Siqi · Yin, Yue · Kun, Song · 徐志伟

Chemical Engineering Journal 2025

参数信息

界面剪切强度提升率

115.0 %

层间剪切强度提升率

18.7 %

弯曲性能提升率

26.7 %

应力集中降低率（1600 nm界面层）

66.7 %

应力集中降低率（500 nm界面层）

16.7 %

应力集中降低率（800 nm界面层）

33.3 %

应力集中降低率（1100 nm界面层）

58.3 %

技术优势

应力集中最多降66.7%

界面过渡层越厚，应力集中缓解越显著；在1600 nm厚度下，有限元模拟显示应力集中降低66.7%。

强度提升最高115%

界面剪切强度最大提升115.0%，层间剪切和弯曲性能也分别提升18.7%和26.7%，复合材料整体力学性能显著增强。

失效模式转为韧性破坏

引入界面过渡层后，复合材料失效从界面脱粘转变为内聚破坏（纤维和基体断裂），失效面向树脂内部移动，界面应力传递效率提高。

应用场景

• 碳纤维复合材料界面改性：直接提供带MOF界面相的碳纤维，无需额外处理即可改善复合材料界面性能。
• 航空航天复合材料：提升界面强度和失效韧性，满足航空航天结构件对高可靠轻质材料的需求。
• 环氧树脂增韧：通过界面过渡层引导失效模式转变，实现对环氧基复合材料的增韧。
• MOF功能涂层：利用氨基功能化MOF在碳纤维表面形成厚度可控的功能涂层。
• 轻量化结构材料：显著增强碳纤维复合材料的力学性能，有助于减轻结构重量。