植物纤维增强复合材料界面

植物纤维独特的微观结构带来了复合材料多层级界面这一特点。从理论、实验及数值模拟的角度等角度进行分析植物纤维增强复合材料多层级界面性能失效模式和失效机制，可以为植物纤维增强复合材料的界面结构设计提供理论指导，对于进一步提升植物纤维增强复合材料的力学性能以及全面实现高性能化具有重要的理论和应用意义。

植物纤维复合材料多相界面的多尺度研究

1.    多层级界面性能及失效行为

纤维增强复合材料的力学性能在很大程度上取决于界面黏结性能。而植物纤维独特的多层级结构，必然会带来与人工纤维增强复合材料不同的多层级界面，从而产生多层级的力学失效行为和损伤机制。

2.    多层级界面细观力学理论

植物纤维增强复合材料具有多种界面破坏模式。然而、采用传统的界面力学研究方法，尤其是理论分析建模，无法准确地给出植物纤维增强复合材料的界面力学性能。因此，有必要考虑植物纤维自身独特的多层级结构特点，建立适用于植物纤维增强复合材料的细观力学理论模型。

3.    多层级界面的数值模拟

植物纤维自身具有独特的多层级结构特点，基于单纤维拔出实验，建立适用于植物纤维增强复合材料的双界面理论模型，可以获得植物纤维增强复合材料的界面性能，并揭示其界面失效机制，但此理论模型仅考虑了植物纤维与树脂基体之间的界面和植物纤维细胞纤维之间的界面。然而，在单纤维拔出实验中，还会出现细胞纤维壁层微纤丝之间的界面失效。为了更全面深入地呈现和揭示植物纤维增强复合材料多层级界面失效行为，有必要进一步考虑植物纤维细胞纤维壁层之间的界面，研究其在植物纤维增强复合材料整体失效中所起的作用。

4.    植物纤维增强复合材料层间断裂模拟

对于具有多层级界面的植物纤维增强复合材料，如何将其多层级界面结构特点在宏观力学建模中加以考虑，对于探究植物纤维增强复合材料细微观结构参数与宏观界面力学性能的关系，从而通过构建多层级力学损伤破坏模式来实现力学高性能化具有重要意义。

麻纤维复合材料的界面研究进展

界面相容性在很大程度上决定了复合材料的性质，因此对麻纤维复合材料进行界面研究十分必要。通过对麻纤维进行碱处理、偶联和氧化等改性处理，在一定程度上可以降低麻纤维的表面极性，增加麻纤维表面的粗糙度，提高聚合物在其表面的润湿、扩展、浸渍和缠结能力，从而达到增强复合材料界面相容性的效果。目前麻纤维的改性方法主要分为物理改性、化学改性。

推荐阅读：天津工业大学王春红教授丨麻纤维增强复合材料的改性研究

https://mp.weixin.qq.com/s/WpvgY0UcfkRt2cRMCg2mDQ

参考资料：《植物纤维增强复合材料》，李岩，于涛，沈轶鸥著。北京：科学出版社，2021.1

为了更好地了解麻纤维增强复合材多相界面的多尺度研究，“2021绿色复合材料论坛”特诚邀 南京航空航天大学崔益华教授 莅临本次大会，分享《n-SiO2阵列@黄麻纤维/PP复合材料多相界面的多尺度研究》主题报告。

专家介绍

崔益华：教授、博士生导师。2004~2005年作为出国访问学者在香港科技大学工作。主要研究方向包括天然植物纤维与高分子材料之间界面相容性的化学设计、3D打印材料等。主持国家、省部级基金等50余项。发表论文80余篇，出版著作5部，获授权国家发明专利25项。获部省级科技进步二等奖2项、三等奖3项。担任江苏省复合材料学会秘书长。