界面相是碳纤维复合材料(CFRPs)的重要组成部分,对材料的整体性能影响显著。因此,界面表征一直是CFRPs研究中十分关键的一个领域,而界面的微观表征更是研究热点。某些热效应可能会对CFRPs的界面性能带来破坏,如电热效应和湿热效应,然而相关机理尚不明确。研究这些热效应对CFRPs的影响有助于预防材料在实际使用中的损坏。具体研究内容如下:(1)对CFRPs单丝试样通电,使用显微红外光谱表征其界面附近树脂的化学结构;利用拉曼光谱分析界面内应力;采用单丝断裂实验分析界面剪切强度;并通过全反射红外光谱和热失重分析研究电流对单层板化学结构和热稳定性的影响。研究表明,6 mA电流处理使纤维两测约70μm以内的树脂后固化;随处理电流由0 mA增至6 mA,界面压应力先增后减,而界面剪切强度逐渐增大;随着处理电流增大,CFRPs单层板依次发生后固化、醚键断裂和脱氢反应,当处理电流达到1.4 A时,其热稳定性明显降低。(2)对CFRPs分别进行湿热处理和热处理,通过原子力显微镜定量分析其截面形貌变化,采用短梁剪切实验分析其层间剪切强度。实验表明,与热处理样品相比,湿热处理样品的纤维间树脂收缩程度更大、对树脂的有效束缚区域更小,并且距纤维0.5μm范围内树脂的收缩程度更大;湿热处理后试样的短梁强度降低了约12%,并且具有更明显的层内纤维脱粘。(3)对CFRPs进行乙醇处理,采用环境可控原子力显微镜对试样进行原位升温观察,通过短梁剪切试验分析溶剂对材料力学性能影响。结果表明,乙醇处理后,界面周边的树脂发生膨胀,并且在热处理时试样发生显著的树脂收缩和纤维膨胀;乙醇处理不会明显影响CFRPs层板的质量、层间剪切强度和相应的失效模式。