碳纖維自身具備極高的惰性，想要與之融合浸潤并不容易，因此材料專家們通過反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對碳纖維表面進(jìn)行一定的處理，可以增加化學(xué)鍵，提高碳纖維與樹脂基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，從而完成復(fù)合材料的融合，提高其機(jī)械性能。目前已知的碳纖維表面處理方式有等離子體處理、電化學(xué)氧化、濕化學(xué)處理以及熱處理等。
　　
 
　　以上的處理方式都可以一定程度提高復(fù)合材料的潤濕性和粘結(jié)力，但存在成本較高、能耗較大和纖維強(qiáng)度損失較多等問題，因此材料專家們不斷優(yōu)化流程，企圖找到一些方便快捷的方案。智上新材料將結(jié)合專業(yè)論文，介紹等碳纖維表面經(jīng)過介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體處理后，制備的熱塑性CF/PP復(fù)合材料的彎曲性能表征。
　　
 
　　等離子體處理對熱塑性CF/PP復(fù)合材料彎曲性能的影響
　　
　　1、等離子體處理：使用在空氣中操作的介質(zhì)阻擋放電（DBD），如上圖所示。將兩個(gè)直徑為150mm的圓形銅電極放置在DBD等離子體配置中，每個(gè)電極均覆蓋有厚度為2mm、直徑為210mm的圓形石英玻璃板，石英玻璃板間隙為6mm。將碳纖維放置在下方石英玻璃板上，電源提供8kV電壓和8kHz頻率的脈沖型交流電，放電過程中，上電極產(chǎn)生的大量致密細(xì)絲狀微放電轟擊纖維表面。等離子體處理的持續(xù)時(shí)間分別為30秒、60秒和120秒。
　　
　　2、制備CF/PP復(fù)合材料：將碳纖維與聚丙烯（PP）顆粒混合，再利用熱壓機(jī)熱壓，壓制溫度為170℃，冷卻溫度60℃，加熱時(shí)間5分鐘，冷卻時(shí)間3分鐘，壓力為150×104 kg/m2，制備出熱塑性CF/PP復(fù)合材料。
　　
　　3、三點(diǎn)彎曲測試：根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T9341-2000，將熱塑性CF/PP復(fù)合材料切割成窄腰啞鈴形試樣。三點(diǎn)彎曲（TPB）測試在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，測試時(shí)荷載垂直作用于試樣的長軸，加載速度為0.01mm/min，支撐間距為40mm。
　　
 
　　4、測試結(jié)果：上圖展示了等離子處理熱塑性CF/PP復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和模量與處理時(shí)間的關(guān)系，隨著處理時(shí)間的延長，彎曲強(qiáng)度和模量不斷增加，在處理時(shí)間為90秒時(shí)達(dá)到最大值，分別為184.2MPa和2.82GPa。彎曲強(qiáng)度和模量的增加，是因?yàn)樘祭w維與聚丙烯基體之間形成了更強(qiáng)的界面粘結(jié)作用，使得界面能夠吸收更多的應(yīng)變能量，在斷裂前承受更大的載荷。
　　
　　通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們了解到碳纖維表面經(jīng)過等離子體處理后，制備的熱塑性CF/PP復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和模量大幅提高，表明這種處理方法顯著增強(qiáng)了材料的碳纖維和聚丙烯基體的界面粘結(jié)性。該方案同樣適用于其他熱塑性樹脂，但具體的處理方式有待調(diào)整。