研究目的
研究嵌入式光纤传感器与环氧树脂基体之间的界面粘附性，以确定最适合用于环氧树脂基体制备智能复合材料的光纤类型。
研究成果
直径最小（115微米）的有机改性陶瓷涂层光纤展现出最高的界面临界能和最小的侵入性，是环氧树脂基智能复合材料的最佳选择。聚丙烯酸酯光纤因涂层塑性表现最差。显微镜观察证实有机改性陶瓷涂层与基体结合优异，失效主要发生在包层/涂层界面。该研究为结构健康监测应用中的光纤选型提供了依据。
研究不足
该研究未对纤维进行表面处理，分析仅限于纤维固有涂层特性。模型假设完美粘结，可能因渐进失效过程低估剪切应力。由于纤维易碎，样品制备较为精细，可能引入缺陷。研究聚焦于特定环氧树脂基体，结果可能不适用于其他材料。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用拔出试验评估界面粘附性能，该试验改编自微力学测试方法。通过光学显微镜和扫描电镜分析进行界面表征。采用文献中的理论模型（如Kelly等、Nairn等、Jiang等）计算界面剪切强度、最大界面强度及临界能量。
2：样本选择与数据来源：
使用德国FBGS Technologies提供的四种不同涂层（聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、有机硅陶瓷）及直径的光纤。基体材料为英国PROCHIMA公司的环氧树脂E-227。样品按特定埋入长度制备。
3：实验设备与材料清单：
设备包括样品制备模具、配备1kN载荷传感器的Instron 4302试验机、光学显微镜、Carl ZEISS EVO MA 10扫描电镜、JSM-7100F-JEOL扫描电镜、溅射镀膜仪及LOCTITE Hysol? 3425粘合剂。材料包含光纤、环氧树脂、清洁用酒精及玻璃纤维片。
4：实验流程与操作步骤：
将光纤切割至90mm，酒精清洗后插入含埋入长度的模具，注入树脂并在80°C固化5小时。粘结玻璃纤维片用于测试。采用RTC方法以0.5mm/min位移速率进行拔出试验。试验后通过显微镜和扫描电镜分析界面形貌。
5：5mm/min位移速率进行拔出试验。试验后通过显微镜和扫描电镜分析界面形貌。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：基于力-位移曲线数据，采用界面剪切强度（τISS）、最大界面强度（τD）及临界能量（GC）公式进行分析。未说明具体统计方法，但报告了平均值。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
JSM-7100F-JEOL
7100F
JEOL
Used for SEM analysis to verify the morphology of optical fibres.
-
Carl ZEISS EVO MA 10
EVO MA 10
Carl ZEISS
Used for Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis to examine fracture surfaces and interfaces.
-
Instron 4302
4302
Instron
Used for conducting pull-out tests to apply tensile load and measure force and displacement.
-
Sputter Coater
Used to coat samples with a thin carbon film prior to SEM examination.
-
LOCTITE Hysol 3425
3425
LOCTITE
Adhesive used to bond fibreglass tabs to the optical fibres for pull-out testing.
-
Epoxy Resin E-227
E-227
PROCHIMA
Used as the matrix material for producing the composite specimens.
-
Optical Fibres
Polyacrylate, Polyimide, Ormocer 220, Ormocer 115
FBGS Technologies
Sensors embedded in the epoxy matrix to study interfacial adhesion; different types with varying coatings and diameters.
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部
