本發(fā)明涉及一種精準(zhǔn)表征γ輻照碳纖維微觀結(jié)構(gòu)的方法。所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椴牧蠝y(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳纖維因具有耐高低溫、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好、高比強(qiáng)度和高比模量等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、文體、建筑、醫(yī)療和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，目前世界上性能最好的碳纖維其力學(xué)性能仍有巨大的提升空間。此外碳纖維的表面惰性強(qiáng)，反應(yīng)活性低，與復(fù)合材料基體的界面粘接性差，嚴(yán)重影響了復(fù)合材料的界面性能，進(jìn)而限制了碳纖維的廣泛應(yīng)用。

近年來大量研究表明，γ射線輻照不但可以提高碳纖維的表面活性，同時(shí)還可以提高碳纖維的力學(xué)性能，這種表面與力學(xué)性能協(xié)同優(yōu)化的特點(diǎn)引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。但是，目前γ射線輻照下碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜演化仍然無法準(zhǔn)確表征，進(jìn)而導(dǎo)致其力學(xué)強(qiáng)化與表面改性的協(xié)同機(jī)制仍不清楚，限制了γ輻照技術(shù)在碳纖維改性領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述難題，本發(fā)明提出將γ輻照碳纖維沿徑向橫截面分為外表面、次表層以及芯部三個(gè)微區(qū)，并結(jié)合不同測(cè)試手段進(jìn)行表征。其具體步驟包括：

(1)將γ射線輻照碳纖維沿徑向橫截面依次分為外表面、次表層以及芯部三個(gè)微區(qū)；

(2)采用X射線光電子能譜-氬離子槍濺射聯(lián)用技術(shù)表征纖維的外表面結(jié)構(gòu)，借助截面Raman定點(diǎn)掃描技術(shù)表征纖維的次表層和芯部原子及晶體結(jié)構(gòu)。

上述步驟(1)所述的外表面/次表層界面沿徑向距纖維表面1～20nm，次表層/芯部界面沿徑向距纖維表面0.5～2μm。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明提供的一種精準(zhǔn)表征γ輻照碳纖維微觀結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行詳細(xì)說明：

實(shí)例1

將T300碳纖維在環(huán)氧氯丙烷中進(jìn)行γ射線輻照后，沿徑向?qū)⒗w維截面劃分為外表面、次表層和芯部三個(gè)微區(qū)，然后采用X射線光電子能譜-氬離子槍濺射聯(lián)用技術(shù)表征輻照碳纖維外表面的元素比例以及化學(xué)結(jié)構(gòu)，表征深度為20nm，采用截面Raman定點(diǎn)掃描技術(shù)表征輻照碳纖維次表層和芯部的原子及晶體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)輻照介質(zhì)中氯元素穿透纖維表面的深度以及纖維橫截面不同區(qū)域石墨化程度確定外表面/次表層界面和次表層/芯部界面分別距纖維表面14nm和1.8μm。

實(shí)例2

將T700碳纖維在充滿空氣的環(huán)境中進(jìn)行γ射線輻照后，沿徑向?qū)⒗w維截面劃分為表面、次表層和芯部三個(gè)微區(qū)，然后采用X射線光電子能譜-氬離子槍濺射聯(lián)用技術(shù)表征輻照碳纖維外表面的元素比例以及化學(xué)結(jié)構(gòu)，表征深度為20nm，采用截面Raman定點(diǎn)掃描技術(shù)表征輻照碳纖維次表層和芯部的原子及晶體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)輻照介質(zhì)中氯元素穿透纖維表面的深度以及纖維橫截面不同區(qū)域石墨化程度確定外表面/次表層界面和次表層/芯部界面分別距纖維表面12nm和1.5μm。

實(shí)例3

將T1000碳纖維在充滿氬氣的環(huán)境中進(jìn)行γ射線輻照后，沿徑向?qū)⒗w維截面劃分為表面、次表層和芯部三個(gè)微區(qū)，然后采用X射線光電子能譜-氬離子槍濺射聯(lián)用技術(shù)表征輻照碳纖維外表面的元素比例以及化學(xué)結(jié)構(gòu)，表征深度為20nm，采用截面Raman定點(diǎn)掃描技術(shù)表征輻照碳纖維次表層和芯部的原子及晶體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)輻照介質(zhì)中氯元素穿透纖維表面的深度以及纖維橫截面不同區(qū)域石墨化程度確定外表面/次表層界面和次表層/芯部界面分別距纖維表面10nm和1.2μm。