材料科学四肢当代科技的中枢规模之一，其发展流程衔接了东说念主类斯文的演进，在现在科技革掷中展现出宽敞的人命力。

高分子材料四肢当代材料科学的紧迫组成部分，其发展阅历了从传统塑猜度高性能、轻量化、智能化材料的转化。

跟着我国科技的发展，对高性能高分子材料的需求也随之加多，其中聚芳醚酮凭借优异的耐热性和力学性能等迟缓参加了天下视线。

一、聚醚醚酮树脂材料

聚醚醚酮（PEEK）是一种半结晶性芳醇族热塑性团员物，是聚芳醚酮类热塑性团员物中性能最为优异的品种，其分子链由换取的醚键（-O-）和酮基（-CO-）组成。具有优异的耐磨，耐酸、碱及有机溶剂腐蚀，耐高温等性能，被等闲利用于航空航天，医疗器械，汽车工业等规模。

跟着我国工业的发展，对聚醚醚酮进行复合加工及改性的才能也随之加多，其中最为常用的是纤维增强型聚醚醚酮。

纤维增强聚醚醚酮把柄其增强相情势的不同不错分为短纤维增强聚醚醚酮、长纤维增强聚醚醚酮和连气儿纤维增强聚醚醚酮。由于短纤维增强聚醚醚酮具有成型浅显、易加工等优点，利用规模最为等闲，PEEK常用的纤维主要有碳纤维和玻璃纤维等。

二、纤维增强聚醚醚酮的表面机制

咫尺学术界存在以下不雅点：当先，纤维自己具有高模量和高强度，冒昧显赫提升复合材料的力学性能。

相似来说，PEEK的拉伸强度约100 MPa，弹性模量在3.6 GPa傍边；而碳纤维(CF)的拉伸强度在 3500 MPa 到 6000 MPa 之间，弹性模量介于230 GPa到600 GPa之间；玻璃纤维(GF)拉伸强度相似在 3100 MPa 到 3800 MPa之间，弹性模量领域在72.5 GPa到75.5 GPa。

由于纤维的拉伸强度和弹性模量彰着高于PEEK基体，在不考虑互相作用的情况下，复合材料的拉伸强度和弹性模量将介于纤维和基体之间，从而达到增强PEEK的作用。

1、应力传递

纤维通过与基体的界面互相作用，将外加载荷有用地传递到纤维上，从而提升复合材料的举座强度和模量，因此纤维与PEEK基体之间的考究粘附性是增强成果的基础，界面强度的应变率明锐性显赫影响复合材料的窒碍行径。

陈春杨博士等东说念主[1]比较了在动态和准静态加载下的PEEK基体和PEEK 复合材料不同应变率下的拉伸应力应变弧线，如图1、图2所示。

图1 PEEK 基体在不同应变率下的拉伸应力应变弧线[1]

图2 PEEK 复合材料在不同应变率下的应力应变弧线：

（a）SCFR-PEEK复合材料；（b）SGFR-PEEK复合材料[1]

通过比较这两种不同的复合材料后发现，二者拉伸强度均有不同进度的提升，而不管是在准静态也曾动态加载下，均为SCFR-PEEK复合材料的拉伸强度更高，而SGFR-PEEK复合材料的拉伸窒碍应变则更高。

由于四肢增强材料的碳纤维领有着更高的刚度，而玻璃纤维的韧性更强，因此增强纤维自己力学性能与纤维和基体之间界面层的影响，会使两种PEEK复合材料的性能出现尽头大的互异。

通过对SEM图像分析发现，拔出纤维的名义隐敝着大皆的PEEK基体，使得纤维名义十分的直爽，这标明纤维和基体之间的界面层在动态载荷作用下时赢得了增强，如图3所示。图3 动态拉伸载荷作用下SCFR-PEEK复合材料的断口名义描述特征[1]

图3 动态拉伸载荷作用下SCFR-PEEK复合材料的断口名义描述特征[1]

界面应力传递遵守受PEEK在CF名义的横晶结构平直影响，进而影响复合材料举座的力学性能，PEEK界面结晶形态越完善，结晶度越高，CF与PEEK联结就越紧密，黏结强度越高。

CF名义的sp2晶格结构可诱发PEEK结晶，其名义结晶度越高、晶粒粒径越大，越有助于PEEK造成横晶。结晶性团员物在纤维名义结晶成核的遵守因二者的晶型、晶胞参数等周边而提升。

2、结晶效应

张志毅等东说念主[2]商榷了不同纤维对聚醚醚酮（PEEK）界面结晶效应的影响，重心探讨了纤维特色、结晶温度等身分对PEEK结晶行径的作用机制。

通过偏皎洁微镜不雅察到在较高的结晶温度（250℃）下，PEEK能生成半径达100 µm的球晶，结晶性纤维（如碳纤维）阐发出较大的诱发成核造成横晶的才能。

当结晶温度缩短到200℃时，PEEK虽仍能在纤维名义成核结晶，但由于纤维隔壁基体自身成核结晶的影响，不成造成玄虚完好的横晶。

当结晶温度降至150℃时，纤维隔壁基体自身成核结晶严重，难以分裂PEEK是否在纤维名义造成横晶。

而结晶性纤维的诱发才能大于非结晶性纤维，举例碳纤维的诱发才能大于玻璃纤维[2]。

此外，CF莫得进行改性和接枝解决时，其与高粘度 PEEK 间的浸润性差，使得界面某些区域存在微弱舛误，这些舛误窒碍了分子间的互相作用和机械摩擦。

是以当复合材料受到剪切应力时，由微弱舛误引起的失效倾向于以 CF和 PEEK树脂之间平直分离的情势从界面区域膨胀，进而导致界面剪切强度较小，因此有必要对CF或基体进行预解决。

一方面解决后的纤维与基体之间界面更为光滑，归并性更好，另一方面解决后可能造成物理或化学作用，增强了体系的能量领受才能[3]。

3、界面优化

关于碳纤维来说，可遴荐氧化法对其进行解决，一方面可使碳纤维名义直爽度加多，另一方面可在其名义造成含氧基团，与PEEK基体或上浆剂造成氢键以加多材料强度，此才能在石墨烯复合的聚醚醚酮体系中更为常见。

关于交易化的CF/PEEK体系，弃取稳妥的上浆剂可改善碳纤与PEEK基体的相容性，从而增强体系性能。

王振豪等东说念主[4]对结晶性改性聚醚醚酮上浆复合材料的界面剪切强度进行了商榷，他们发现比拟未使用上浆剂的裸纤（图4a），上浆后的CF（图4c、d）与树脂之间联结紧密，大部分CF被基体树脂所包覆从而造成了一个举座，相较于PEEK 树脂对 CF 的浸润性有所改善，其在微脱粘锤真金不怕火中也阐发出了更强的界面性能。

图4 不同碳纤维/聚醚醚酮复合材料的界面描述[4]

三、论断

要而论之，纤维对聚醚醚酮的性能有着彰着影响，纤维的加入显赫提升了PEEK的拉伸强度和障碍模量，但同期引入的界面效应也不可淡薄，纤维增强的聚醚醚酮体系在性能和机制方面仍有较大的商榷后劲。

参考贵府：

[1]陈春杨.短纤维增强聚醚醚酮复合材料力学行径及窒碍机理商榷[D].西北工业大学,2019.

[2]张志毅，曾汉民. 纤维诱发聚醚醚酮界面结晶效应的商榷［J］.中山大学学报（当然科学版），1990（3）：86-88.

[3]Chen B, Wang J, Yan F. Comparative investigation on the tribological behaviors of CF/PEEK composites under sea water lubrication[J]. Tribology International, 2012, 52: 170-177.

[4]王振豪.改性聚醚醚酮上浆剂对碳纤维复合材料微不雅界面性能的影响[D].东华大学,2023.

尽头教唆：著作实践仅用于学术前沿商榷与探讨，不四肢告白或交易用途，数据及不雅点仅供参考。