with modified filler fibers based on the method for gas-phase deposition of carbon
nanotubes is proposed and studied. Using the scanning and transmission electron
microscopes, a structure of the carbon cloth after its nanomodifying is identified. The
possibility of the uniform distribution of carbon nanotubes in all strands of tissue
except the end strands, where the tissue is damaged, is shown. The technology for
preparing samples of hybrid composites with modified filler fibers, which provided
for removal of damaged areas, is described. The experimental scheme for studying
the strength of hybrid composite materials is substantiated. It is shown that the
modification of hybrid composite fibers by carbon nanotubes increases their strength
by 60%. The further increase in the strength of hybrid composites should be expected
in the field of determining the optimal characteristics of carbon nanotubes (length,
diameter, mass fraction) in the complex structure of hybrid nanocomposites with
different binders.
Keywords
:
hybrid composite material, carbon nanotubes (CNTs), modification of
fibrous filler, increase in the strength of material.
Одним из важнейших направлений повышения эксплуатационных
характеристик силовых композитных конструкций является введение
наночастиц в структуру матрицы и наполнителя композиционных ма-
териалов. В работах [1–4] было показано, что наномодифицирование
связующего перед пропиткой наполнителя повышает технологичность
связующего и прочность матрицы, что благоприятно влияет на сниже-
ние газопроницаемости композиционных материалов в условиях ра-
стяжения.
Вместе с тем, наномодифицирование матрицы не оказывает су-
щественного влияния на прочностные характеристики силовых ком-
позиционных материалов. Это может быть объяснено тем, что при
наномодифицировании матрицы наночастицы равномерно распреде-
ляются в межволоконном пространстве композиционных материалов.
В то же время при пропитке прядей наночастицы не попадают в меж-
волоконное пространство, отфильтровываясь на границах.
В настоящей работе исследована возможность выращивания нано-
трубок на волокнах перед их последующей пропиткой связующим.
Синтез углеродных нанотрубок (УНТ) на волокнах армирова-
ния.
Для исследования использовалась сухая ровинговая углеткань
саржевого плетения (типа Twill марки: 3K, 2
×
2 Twill Weave Carbon
Fiber Fabric, 5.7 Oz/Sq Yd, 50" Wide, .012" Thick, а также 3K, 2
×
2
Twill Weave) (рис. 1).
Выращивание УНТ на углеволокнах проводилось методом пироли-
за газов (CVD-процесс). Вначале ткань пропитывали раствором ката-
лизатора, затем ее подвергали нагреву для закрепления на поверхно-
сти волокон частиц катализатора. Нагревание проводилось в реакторе
при температуре
650
◦
C при атмосферном давлении. После стаби-
лизации температуры в реактор был введен водород (H
2
) в течение
двух минут для закрепления катализатора, после чего была введена
пропан-бутановая смесь для запуска процесса роста УНТ. Расход газа
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 3 123
