【海川化工科技前沿】高端碳纤维复合材料CFRP又一技术新突破

海川老鱼 · 发表于 2026-4-7 16:26:13

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近日，北京中科力信科技有限公司研发团队基于B-O动态共价键的环氧树脂增韧策略，创造性地提升了碳纤维增强树脂复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）的抗冲击性能，在高端碳纤维复合材料领域实现了技术突破。该项成果有助于重塑我国碳纤维产业格局，为现代化高端制造业升级提供核心材料支撑。

CFRP是一种碳纤维和树脂结合形成的纤维复合材料，因其优异的比强度、比刚度、耐腐蚀性被用来制造航空飞行器、汽车中的关键结构部件。高性能碳纤维复合材料是发展尖端无人飞行器、先进新能源汽车的基础。

尽管CFRP材料具备优异静态强度和刚度，但在低速冲击下，CFRP极易发生分层、基体碎裂等脆性失效，导致其结构承载能力的急剧下降。CFRP抗冲击损伤能力的不足已经成为制约其应用的关键问题。CFRP的韧性不足一方面来源于热固性树脂基体的低断裂韧性，另一方面来源于树脂与碳纤维的低界面结合力。

为了提高CFRP的抗冲击性能，中科力信研究团队提出了基于B-O动态共价键的环氧树脂增韧策略。通过纳米二氧化硅颗粒/聚乙二醇悬浮液（STF）作为分散剂将硼酸混入环氧树脂基体中，再通过热固化过程在环氧树脂基体内形成具有B-O\B-N动态链接键的新型环氧树脂体系（FEP）。同时在CFRP制备过程中，碳纤维表面的羟基、氨基等官能团也可以与树脂内的B原子形成动态链接，有效提升界面结合强度。为了提高CFRP的抗冲击性能，中科力信研究团队提出了基于B-O动态共价键的环氧树脂增韧策略。通过纳米二氧化硅颗粒/聚乙二醇悬浮液（STF）作为分散剂将硼酸混入环氧树脂基体中，再通过热固化过程在环氧树脂基体内形成具有B-O\B-N动态链接键的新型环氧树脂体系（FEP）。同时在CFRP制备过程中，碳纤维表面的羟基、氨基等官能团也可以与树脂内的B原子形成动态链接，有效提升界面结合强度。

研究结果表明，相比于传统的碳纤维/环氧树脂复合材料（CF/EP），碳纤维/环氧树脂复合材料（CF/FEP）展现出显著的抗冲击性能提升。通过摆锤冲击和冲击后压缩强度（CAI）测试发现，CF/FEP的冲击断裂韧性和CAI强度分别提高了70%和35%以上。相关研究成果已经发表在国际复合材料权威期刊：《Composites Part B:Engineering》。

海川老鱼 · 发表于 2026-4-7 22:19:00