土木工程应用中碳纤维/环氧树脂界面在环境影响下退化的分子模拟研究进展

吴超¹，吴瑞东¹，蒋金桥²，谭力豪¹

1. 北京航空航天大学交通科学与工程学院2. 北京航空航天大学数学科学学院

摘 要：在土木工程领域,碳纤维增强复合材料（CFRP）由于有着优异的力学性能而被越来越多地用在建筑结构中。碳纤维与环氧树脂之间粘结界面的性能对于CFRP内部应力的有效传递极为关键,并很大程度上决定了复合材料的长期耐久性能。然而,纤维/树脂粘结界面易受到湿热、盐雾及海水等恶劣环境的侵蚀,导致界面脱粘及最终的复材破坏。为了确保复材的长期耐久性能,需要全面认识界面在环境侵蚀下的退化行为。分子动力学模拟可以"自底向上"地描述界面在环境侵蚀下的行为,有利于探究界面的退化和失效机制。本文综述了不同环境因素影响下碳纤维/环氧树脂界面退化的分子模拟研究进展,包括界面模型的建立,界面在潮湿、盐雾等环境中结构、性能的退化及其背后的机制。最后,提出了未来界面退化的研究方向,例如纤维/树脂粘结界面模型的进一步完善。

关键词：碳纤维增强复合材料;纤维/树脂粘结界面;耐久性能;环境影响;分子模拟;