摘要：目的探索用低强度电流（毫安级）处理碳纤维单丝的实验方法,讨论电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响,为碳纤维复合材料电热损伤机制研究提供理论基础。方法采用直流恒流精密电源对T300碳纤维单丝以不同强度的电流通电,利用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试手段分析碳纤维表面形貌和粗糙度的变化,利用X射线光电子能谱（XPS）对电热处理后的碳纤维表面的化学性质进行分析,并得出纤维表面活性的变化。结果经过不同电流强度处理的碳纤维表面发生了明显的变化,2 m A和4 m A处理的纤维表面出现了很多裂纹,且粗糙度随着电流的升高而降低,6 m A处理的纤维表面沟壑被填充且粗糙度稍有上升;随着电流的升高,纤维表面的C含量随之升高,O含量则呈现相反趋势,C—C稍有降低,C—O键降低明显。结论电热载荷对纤维表面的浆料有烧蚀作用,未反应的浆料残留在碳纤维表面,并且使凹槽变浅,粗糙度也有所降低;电热产生的高温反应掉了很多上浆剂成分,使更多的纤维本体裸露出来,更多的羟基转化成了羰基和羧基,而纤维表面活性则稍有增强。

关键词：碳纤维 粗糙度 电热损伤 表面物化性质 

单位：中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室 天津300300