氧化石墨烯改性编织碳纤维复合材料弯曲性能研究

马玉钦; 姚银树; 吕晋书; 高永昌; 李硕; 韩玉朋

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (2) : 218 -228.

马玉钦, 姚银树, 吕晋书, 高永昌, 李硕, 韩玉朋

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摘要

为了提高编织碳纤维复合材料的力学性能及其在实际工程中的应用，提出通过引进氧化石墨烯(GO)并调整其质量分数来优化复合材料力学性能。采用真空浸渗热压工艺制备GO质量分数为0～0.5%的编织碳纤维复合材料，对其进行三点弯曲试验并借助扫描电子显微镜表征微观断口形貌；同时构建代表性体积单元模型，导入仿真软件中进行三点弯曲仿真分析。结果表明：随着GO质量分数从0增至0.5%,材料极限弯曲载荷从150 N提升至292 N,增幅近95%;弯曲强度和模量在其质量分数为0.5%时达最优，分别为164.71 MPa和9.97 GPa,较未添加GO的样品分别提升93.02%和49.47%。试验与仿真结果变化趋势一致且吻合良好，说明GO的添加对碳纤维复合材料微观组织和力学性能影响显著，且在其质量分数为0.5%时作用最突出。该研究结果为高性能碳纤维复合材料的设计与制备提供了数据支撑和理论参考。