碳纤维/树脂界面

低温残余性能可调

通过控制降温速率，可在同一低温目标下定制碳纤维/树脂界面的残余模量、粘附力与残余刚度，为低温复合材料的界面设计提供新的自由度。

Li, Qiannan · 孙宝忠 · 胡美琪 · 顾伯洪

Composites Part B: Engineering 2026

参数信息

界面模量

3.08 GPa

局部粘附响应

2.98 nN

界面模量

2.36 GPa

界面厚度

9.75 Å

局部粘附响应

3.33 nN

第一峰密度

0.462 atoms/Å^3

峰体比

5.25

平均面内残余刚度

66.56 GPa

技术优势

降温速率可定制残余性能

在相同的 −196 °C 目标温度下，仅改变降温速率（10、20、30 °C/min 或瞬态液氮冷却）即可获得不同的界面模量、粘附响应和残余刚度，为界面设计提供了额外自由度。

慢速降温提升界面模量

以 10 °C/min 降温后，界面模量从初始的 2.68 GPa 增至 3.08 GPa，表明慢速冷却有利于界面刚性化，可满足高刚度应用需求。

瞬态冷却接近室温残余刚度

瞬态液氮冷却后面内残余刚度为 52.04 GPa，接近室温值，避免了极端冷却可能引入的过度残余约束，有利于保持结构完整性。

应用场景

• 低温复合材料：针对同一低温工况，通过降温速率调控界面残余性能，避免固定工艺导致的性能偏差。
• 碳纤维增强树脂：为碳纤维/树脂界面设计提供降温速率这一新变量，提升复合材料界面性能的可设计性。
• 航空航天结构：航天结构经历复杂温度历程，该研究揭示降温路径对界面残余性能的影响，支撑更可靠的低温结构设计。
• 低温贮箱：低温贮箱内衬与复合材料界面同样受冷却过程影响，相关数据可用于优化贮箱制造中的降温工艺。