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TPU无纺布对玻纤预制体渗透率和FRP层合板层间韧性的影响

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玻璃钢／复合材料 2019年第3期 5-10页

作者：张娜吕广超刘春太谈昆伦徐平黄明郑州大学国家橡塑模具工程研究中心郑州450002 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司常州213135 上海汽车集团股份有限公司技术中心上海201804

将熔喷成型的热塑性聚氨酯(TPU)无纺布(TNF)作为复合材料结构化的增韧层,采用真空树脂传递模塑(VARTM)工艺制备无纺布/玻璃纤维/环氧(TNF/GF/EP)复合材料,研究了其层间断裂韧性以及增韧机制,并对无纺布引入前后的玻璃纤维织物预浸体的... 详细信息

将熔喷成型的热塑性聚氨酯(TPU)无纺布(TNF)作为复合材料结构化的增韧层,采用真空树脂传递模塑(VARTM)工艺制备无纺布/玻璃纤维/环氧(TNF/GF/EP)复合材料,研究了其层间断裂韧性以及增韧机制,并对无纺布引入前后的玻璃纤维织物预浸体的渗透率进行了测量。结果表明:TNF增韧后的复合材料层间断裂韧性得到提高,Ⅰ型能量释放率GⅠC由790J/m^2增加到1411 J/m^2,提高了78%,Ⅱ型能量释放率GⅡC由569. 9 J/m^2增加到1223. 8 J/m^2,提高了115%,均表现出明显的增韧效果;同时,TNF的引入使得复合材料预制体体系的渗透率下降了56. 5%。

关键词： RTM 复合材料层间韧性渗透率 TPU 无纺布

“层间功能化”提升复合材料层间韧性和导电性

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航空制造技术 2016年第15期59卷 12-12页

作者：大漠《航空制造技术》编辑部

近日，空客使用类似于搭铁的方法（Electricbonding）保证电磁屏蔽。所谓“搭铁”原理，就是通过喷砂、粘接等工艺，将复合材料表面铺设铜网或铝箔等金融物质，使零部件表面的电导率大幅提升。在防雷击方面，目前空客使用的技术是被业... 详细信息

近日，空客使用类似于搭铁的方法（Electricbonding）保证电磁屏蔽。所谓“搭铁”原理，就是通过喷砂、粘接等工艺，将复合材料表面铺设铜网或铝箔等金融物质，使零部件表面的电导率大幅提升。在防雷击方面，目前空客使用的技术是被业内广泛使用的金属表面层技术。当遇到雷击等损伤时，金属表面层把能量吸收，作为牺牲层被气化，但金属的使用将会给飞机增重。

关键词：复合材料层间韧性导电性功能化金属表面层材料表面电磁屏蔽能量吸收

磁场作用下氧化石墨烯包覆羟基氧化铁增强碳纤维/环氧树脂复合材料的层间断裂韧性

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航空材料学报 2022年第3期42卷 89-96页

作者：陈官马传国付泽浩王静王亚珍桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西桂林541004 广西信息材料重点实验室广西桂林541004

为有效提高碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层合板的层间断裂韧性,采用静电自组装技术制备了一种由氧化石墨烯包覆针状羟基氧化铁而成的纳米复合粒子(GO@FeOOH),分散在EP基体中并借助磁场诱导以提高增韧效果。通过双悬臂梁实验(DCB)测试... 详细信息

为有效提高碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层合板的层间断裂韧性,采用静电自组装技术制备了一种由氧化石墨烯包覆针状羟基氧化铁而成的纳米复合粒子(GO@FeOOH),分散在EP基体中并借助磁场诱导以提高增韧效果。通过双悬臂梁实验(DCB)测试GO@FeOOH/CF/EP层合板的Ⅰ型层间断裂韧性(G_(ⅠC)),重点考察复合粒子和磁场诱导对G_(ⅠC)的影响。结果表明:质量分数0.5%的GO@FeOOH即可显著增强CF/EP复合材料的层间断裂韧性,GO@FeOOH/CF/EP的初始裂纹G_(ⅠC)(0.53 kJ·m^(-2))和裂纹扩展G_(ⅠC)(0.71 kJ·m^(-2))较CF/EP分别提高了34.2%和44.9%;另一方面,磁场诱导使GO@FeOOH沿着磁场方向发生了取向,进一步显著提高了增韧效果,初始裂纹G_(ⅠC)和裂纹扩展G_(ⅠC)较CF/EP分别提高了112.6%和93.9%;该复合材料的层间增韧机理主要包括粒子的拔断与脱粘以及基体的局部塑性形变,磁场诱导后,粒子的拔断成为主导的增韧机理。

关键词：环氧树脂碳纤维层间韧性氧化石墨烯羟基氧化铁

复合材料层合成型过程中的高压放电辅助层间增韧研究

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复合材料层合成型过程中的高压放电辅助层间增韧研究

作者：王安煜浙江大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种高强度、低重量的复合材料,由碳纤维和聚合物树脂通过特定工艺制成。轻质高强的特性使它在汽车制造、航空航天等先进制造领域有非常广泛的发展前景。层合板是其主要复合形式,但层合板在厚度方向缺乏纤维... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种高强度、低重量的复合材料,由碳纤维和聚合物树脂通过特定工艺制成。轻质高强的特性使它在汽车制造、航空航天等先进制造领域有非常广泛的发展前景。层合板是其主要复合形式,但层合板在厚度方向缺乏纤维增强,抗分层能力较差。在机械连接处和自由边等几何不连续处层合板会产生相对较高的层间应力集中,这会导致复材结构的分层损伤,进而导致结构整体强度和刚度的显著降低甚至导致复材结构的灾难性破坏。因此,研究并解决CFRP的层间韧性问题具有重要的实际意义和应用价值。本研究聚焦预浸料预处理、预浸料铺层和热压固化这三个复合材料制备过程中的关键环节,通过采用低温等离子体处理技术和创新的电场辅助固化工艺,探索了提高CFRP层间韧性的有效方法。具体而言,本研究综合应用了阵列式射流放电和线网式电晕放电等离子体表面处理技术,对CFRP预浸料进行前处理,以改善其表面性质。在铺层时采用低气压辉光放电等离子体表面处理技术。在之后的固化过程中引入了外加电场辅助,研究不同电场强度对CFRP复合材料固化过程及其层间韧性的影响。研究结果显示,等离子体处理能够显著改善预浸料的表面化学组成和微观形貌,从而提升固化后复合材料的层间韧性,其中射流放电和线网式电晕放电等离子体表面处理后的样品Ⅰ型断裂韧性分别提高29.94%和30.02%。同时,低气压辉光放电等离子体处理后的样品Ⅰ型断裂韧性提高了 12.98%。固化过程适当的外加电场强度能够进一步改善CFRP的界面粘结性能和层间韧性,1 kV/cm电场强度下固化的样品Ⅰ型断裂韧性提高了 1.04%,而过高的电场强度则可能导致不利的微观结构变化。总体而言,本文探究了等离子体处理和外加电场辅助固化技术对CFRP复合材料层间的增韧效果,为复合材料层合成型过程中的优化增韧提供了新的思路。

关键词：碳纤维增强复合材料等离子体表面改性层间韧性外加电场辅助固化

热塑性颗粒-无机粒子协同增韧碳纤维增强环氧树脂复合材料

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复合材料学报 2020年第8期37卷 1904-1910页

作者：刘新陈铎何辉永孙涛武湛君大连理工大学运载工程与力学学部航空航天学院辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室大连116024

针对碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料层间断裂韧性进行研究,通过在CF/EP复合材料层间添加四种无机纳米粒子和三种热塑性颗粒对其进行II型层间断裂韧性(GIIC)研究,选择工艺性和增韧性效果好的两种无机纳米粒子和热塑性颗粒进行协同增... 详细信息

针对碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料层间断裂韧性进行研究,通过在CF/EP复合材料层间添加四种无机纳米粒子和三种热塑性颗粒对其进行II型层间断裂韧性(GIIC)研究,选择工艺性和增韧性效果好的两种无机纳米粒子和热塑性颗粒进行协同增韧研究。结果表明,CF/EP复合材料的GIIC在适当的无机纳米粒子含量下都得到提高,这主要是由于无机纳米粒子在层间形成了有效吸收断裂能的微结构,纳米羟基氧化铝(AlOOH)的工艺性及增韧性等综合性能最好,AlOOH质量分数为1wt%时,CF/EP复合材料的GIIC达到931 J/m2,提高了29.3%;热塑性颗粒中,改性聚芳醚酮颗粒(PAEK)的综合性能最好,添加10wt%PAEK,CF/EP复合材料的GIIC可以提高32%,这是由于预制在层间的热塑性颗粒随着基体流动而得到扩散,形成了独特的跨层间连续结构,从而使裂纹扩展的阻力增加,有效提高了CF/EP复合材料的GIIC;10wt%PAEK和1wt%AlOOH共同增韧CF/EP复合材料的GIIC达到1 368 J/m2,相对于未增韧的CF/EP复合材料提高了90%,增韧效果比PAEK和AlOOH对CF/EP复合材料的增韧效果之和大,这表明,PAEK和AlOOH同时加入CF/EP复合材料层间,对CF/EP复合材料具有协同增韧效应。

关键词：协同增韧复合材料层间韧性热塑性颗粒无机纳米粒子

纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击研究

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纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击研究

作者：孙筱辰山东大学

学位级别：硕士

近年来复合材料的应用量呈逐年增长趋势,在航空航天领域的应用尤为广泛,其中碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其自身的特殊优势,尤其是轻量化和高强度,作为结构件得到大量应用,显著改善了航空航天器的燃油经济性能。同时CFRP在其他... 详细信息

近年来复合材料的应用量呈逐年增长趋势,在航空航天领域的应用尤为广泛,其中碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其自身的特殊优势,尤其是轻量化和高强度,作为结构件得到大量应用,显著改善了航空航天器的燃油经济性能。同时CFRP在其他产品领域,包括民用交通工具、建筑、体育器材等,也得到一定应用。但其层合结构的特点导致层间力学性能与纤维铺层相比较弱,容易出现分层损伤,并进一步降低结构的整体力学性能。另一方面在服役过程中,复合材料层合板遭受低速冲击的概率非常高,并且一般不会在冲击表面留下目视可检的损伤。但在层合板结构内部可能形成基体开裂、层间分层,这些损伤会严重降低层合板的剩余强度,特别是横向面内的压缩强度。上述损伤的产生会留下潜在的安全隐患,因此开展层合结构复合材料的典型破坏及层间增韧研究具有重要的理论意义和应用价值。本文通过引入“离位”增韧技术,使用尼龙无纺布(Polyamide Non-woven Fabric,PNF)增韧层,实现了对层合板Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性的大幅提高,有效抑制了分层损伤的产生。采用双线性内聚力模型(Cohesive Zone Model,CZM)代表增韧区力学行为,以基于连续损伤力学模型进行二次开发的材料本构来表征铺层的力学特性,通过商业有限元软件ABAQUS建立了双悬臂梁弯曲实验和端部切口实验的有限元模型,开展相关数值分析,并研究了关键参数对复合材料整体力学性能的影响。研究发现随着增韧区强度的增加,分层的临界载荷与临界位移有增大趋势。而随铺层厚度的增加,除分层扩展的临界位移呈减小趋势外,初始斜率、峰值载荷和裂纹扩展距离均增加。此外,两种断裂的初始斜率和峰值载荷都随预制裂纹长度增加而减小,但Ⅰ型分层临界位移随预制裂纹长度的增加逐渐增大,而Ⅱ型分层临界位移随预制裂纹长度的增加先减小后增大。在准静态力学研究的基础上,本文针对低速冲击问题开展了动态力学研究。首先针对国内民用量较大的C1500材料体系层合板,开展低速冲击实验及超声C扫描、冲击后压缩强度(CAI)测试等相关损伤检测,并进一步探讨了层合板厚度、铺层方式对其冲击响应和损伤的影响。研究发现层合板厚度一定时,相对于[45/0/-45/90]2s试样,[0/90]4s和[45/-45]4s试样的冲击载荷更低,且这两个试样具有更长的冲击行程。在6.67 J/mmm的标准冲击能量下,损伤面积随试样铺层数的减小明显减小。[45/-45]4S层合板的损伤面积更接近于[45/0/-45/90]2S,而[0/90]4S层合板的损伤小于前两者。同时C1500材料体系的CAI在160-180 MPa左右。最后结合实验与数值分析方法,开展尼龙无纺布层间增韧纤维复合材料的低速冲击破坏研究,揭示了碳纤维复合材料在低速冲击下的力学行为及其损伤机理,并进一步研究了增韧区厚度和强度对复合材料整体冲击性能的影响,对增韧层设计提出了合理建议。研究发现基体断裂和分层是层合板遭受低速冲击时最主要的损伤模式。随着增韧区厚度的增加,试样的初始刚度和峰值载荷都明显减小,且试样的承载能力受层间剪切强度影响更大。同时随着增韧区厚度的减小或强度的增加,冲击导致的试样损伤面积显著降低。

关键词：层合复合材料尼龙无纺布层间韧性低速冲击数值分析

聚丙烯无纺布负载纳米粒子插层增韧碳纤维复合材料研究

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聚丙烯无纺布负载纳米粒子插层增韧碳纤维复合材料研究

作者：王静桂林电子科技大学

学位级别：硕士

为了解决碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的“层间失效”现象,提高其层间断裂韧性,增强综合性能,本文通过插层增韧的方法对CF/EP复合材料进行了增韧改性。首先,采用液相沉积-空气氧化法制备了针状磁性羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子,并用γ-... 详细信息

为了解决碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的“层间失效”现象,提高其层间断裂韧性,增强综合性能,本文通过插层增韧的方法对CF/EP复合材料进行了增韧改性。首先,采用液相沉积-空气氧化法制备了针状磁性羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子,并用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对FeOOH进行表面化学改性。借助傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等仪器分析了纳米粒子的表面官能团、表面形貌、磁性能和原子结合能等的变化;然后,以聚丙烯无纺布(PPNWF)为插层基底膜材料,导电炭黑(CB)和FeOOH为负载纳米粒子,通过浸润法制备负载不同纳米粒子的PPNWF插层膜材料。分析了FeOOH不同负载量(2.9 g/m、9.6 g/m、16.5 g/m、21g/m、30.5 g/m)、改性剂和磁场以及CB与CB促分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)不同配比(1:1、3:2、3:1)对纳米粒子@PPNWF插层膜表面形貌的影响;最后,以CF为增强纤维材料,EP为聚合物基体材料,通过手工涂覆的方法成功制备了纳米粒子@PPNWF/CF/EP复合板。研究了不同FeOOH@PPNWF插层膜对CF/EP复合板层间断裂韧性的影响,系统考察了后处理温度(80℃、150℃和180℃)与压力(0 MPa、3 MPa和5 MPa)等制备工艺条件对CB@PPNWF/CF/EP复合板层间断裂韧性和导电性能的影响,同时借助SEM研究了复合板的断裂形貌,并研究了相关的增韧机理。主要得出以下结论:(1)FeOOH@PPNWF/CF/EP复合板的制备与研究。经液相沉积-空气氧化法成功制备了长350-600 nm,直径60-80 nm的针状磁性FeOOH纳米粒子,而且,随着FeOOH负载量的提高,CF/EP复合板的Mode I和Mode II层间断裂韧性均呈现先提高后降低的趋势。当FeOOH的负载量为21 g/m时,复合板的层间性能最优,相对于无插层CF/EP复合板,FeOOH@PPNWF/CF/EP复合板的层间韧性G(1.06 k J/m)和G(3.65 k J/m)分别提高了96%和103%。这归因于FeOOH纳米粒子充分浸润于EP基体中,同时提高了EP的界面粗糙度,解决了EP基体质脆的缺点,而且FeOOH纳米粒子与PPNWF纤维的拔出、断裂、桥接等行为,形成协同效应,显著增强了CF/EP的层间断裂韧性。(2)改性后FeOOH@PPNWF/CF/EP复合板的制备与研究。FeOOH经KH570表面化学改性后,FeOOH与EP基体之间的界面相互作用有所增强,从而诱导了EP基体发生更加明显的塑形形变和裂纹偏转。在磁场作用下,针状FeOOH纳米粒子沿裂纹生长方向以钉扎形式有序排列在EP基体与CF和PPNWF纤维之间,更进一步促使裂纹偏转,提高层间断裂韧性。经KH570改性的FeOOH@PPNWF/CF/EP复合材料的Mode I层间韧性(1.48 k J/m)显著提高了174%,Mode II层间韧性(3.83 k J/m)显著提高了113%。经磁场诱导后,FeOOH@PPNWF/CF/EP复合材料的Mode I层间韧性G(1.62 k J/m)提高了200%,Mode II层间韧性G(3.76 k J/m)提高了109%。(3)CB@PPNWF/CF/EP复合板的制备与研究。CB粒子和PPNWF因为协同作用,增韧机理主要包括CB对EP基体韧性的增强,CB粒子的界面脱粘,CB粒子对PP/EP界面的增强,PP纤维的桥接、拔出与断裂等。而且,CB粒子在复合板层间起到桥接导电通路的作用,显著改善了因绝缘材料PPNWF插层膜造成复合板层间导电性下降的问题。而后处理温度和压力的不同,对于CF/EP复合板导电性能和层间断裂韧性都存在不同程度的影响,而且均存在最优条件,使CB@PPNWF/CF/EP复合板层间韧性和导电性能相对较好。在后处理温度为80℃、压力为3 MPa的条件下,经过CB@PPNWF插层改性后,CF/EP复合板的层间韧性G(1.18 k J/m)提高了115%,且层间体积电阻率(52.54?·cm)降低了11.9%。

关键词：碳纤维环氧树脂聚丙烯无纺布纳米粒子层间韧性

热固性聚酰亚胺复合材料层间增韧方法及机理研究

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热固性聚酰亚胺复合材料层间增韧方法及机理研究

作者：孙劲松北京服装学院

学位级别：硕士

热固性聚酰亚胺树脂具有良好的综合性能但往往韧性性能较差,限制了其在某些对韧性要求较高的结构上的应用,因此如何在保证热固性聚酰亚胺树脂原有优异性能尤其是耐热性能的基础上提高其抗冲击能力,是当前聚酰亚胺树脂基复合材料研究的... 详细信息

热固性聚酰亚胺树脂具有良好的综合性能但往往韧性性能较差,限制了其在某些对韧性要求较高的结构上的应用,因此如何在保证热固性聚酰亚胺树脂原有优异性能尤其是耐热性能的基础上提高其抗冲击能力,是当前聚酰亚胺树脂基复合材料研究的重要方向。从增韧材料的结构设计出发,综合考虑增韧剂与本体树脂的匹配原理,设计并合成了四种热塑性聚酰亚胺增韧剂,研究了亚胺化方法对聚酰亚胺树脂化学结构及性能的影响,探索了热塑性聚酰亚胺超细颗粒的制备方法,获得了适用于共混改性的微米级超细颗粒。在对增韧剂与热固性树脂相容性关系研究的基础上,研究了增韧剂分子结构和含量对改性树脂体系耐热性能、力学性能、反应特性和流变性能的影响。结果显示改性树脂体系的Tg介于相应的热塑与热固性树脂原有Tg之间,其中TPI-3增韧剂为部分结晶聚合物,其改性体系的Tg也高达406.1℃;改性树脂体系的热分解温度均高于550℃,体现了良好的热稳定性;改性后树脂体系的韧性与引入的热塑性增韧剂本身韧性相关,韧性较好的TPI-2改性树脂冲击性能达到14.28kJ/m,较HT-1树脂提高了52%;研究还发现随着热塑性颗粒的引入,改性树脂体系固化温度并未发生明显改变,而树脂体系粘度则有所提高。采用热熔法制预浸料并模压得到了改性聚酰亚胺复合材料,通过I型和II型层间断裂韧性G、G对其改性效果进行了评价。结果显示TPI-1、TPI-2改性树脂体系中由于热塑性树脂与热固性树脂(HT-1)具有良好相容性,热塑性树脂并未在层间富集,G、G略有下降,未展现出明显的层间增韧效果;TPI-3改性复合材料体系的G和G获得了提升,并且在一定范围内随着增韧剂含量的提高而增加,当含量为15%时G值为326.5J/m,相较于HT-1未改性树脂提高了60%;G值为738J/m,提高了31.6%结合微观形貌分析发现,TPI-3树脂由于具有部分结晶的特性,与HT-1树脂的溶解性较差但能够与之形成良好的结合界面,在复合材料层间区域形成以热固性树脂为连续相、以热塑性树脂为非连续的“团簇”型连续相结构,在张开或剪切型载荷作用下能够通过塑性变形吸收裂纹扩展时的能量,起到一定的层间增韧效果。

关键词：热塑性聚酰亚胺热固性聚酰亚胺超细颗粒共混改性层间韧性

功能化可交联小分子在柔性钙钛矿太阳能电池中的应用研究

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功能化可交联小分子在柔性钙钛矿太阳能电池中的应用研究

作者：伍业勇苏州大学

学位级别：硕士

柔性钙钛矿太阳能电池(FPSCs)具有可赋形、低成本和易剪裁安装等优势,在可穿戴能源、便携式电子产品以及光伏建筑一体化等方面展现出了巨大的市场空间。然而,由于钙钛矿薄膜在柔性衬底上生长不可控,导致FPSCs的光电转换效率(PCE)始终低... 详细信息

柔性钙钛矿太阳能电池(FPSCs)具有可赋形、低成本和易剪裁安装等优势,在可穿戴能源、便携式电子产品以及光伏建筑一体化等方面展现出了巨大的市场空间。然而,由于钙钛矿薄膜在柔性衬底上生长不可控,导致FPSCs的光电转换效率(PCE)始终低于其相应的刚性器件。此外,由于多晶钙钛矿薄膜的高杨氏模量以及FPSCs相邻功能层间力学性能的差异,使得FPSCs在弯曲以及应用过程中极易发生薄膜断裂与层间分离,导致器件性能的急剧降低,从而限制了其商业化发展。基于此,本文围绕柔性钙钛矿薄膜以及相邻功能层间力学性质展开了研究,并利用功能化可交联小分子精准调控了钙钛矿薄膜在柔性衬底上的生长,同时在界面处引入交联层,提高了层间韧性,制备了高效稳定的FPSCs。具体研究内容如下:(1)基于原位交联策略调控柔性钙钛矿薄膜晶粒生长和力学性能针对多晶钙钛矿薄膜在柔性衬底上生长不可控及高杨氏模量的问题,提出一种原位交联策略辅助钙钛矿晶粒生长,并显著降低了钙钛矿薄膜的杨氏模量。在碘化铅前驱体溶液中引入了一种功能化交联单体2,5-(3-甲基氧杂环丁烷)二甲酸酯噻吩(OETC)。利用OETC的羰基与溶液中铅离子的相互作用,增大了碘化铅胶体尺寸,减少了钙钛矿薄膜生长的成核位点。同时具有高活性的氧杂环丁烷作为交联位点可以实现在退火过程中同时触发原位交联和钙钛矿生长过程,从而调控钙钛矿结晶生长。此外,交联聚合物聚集在晶界处可以有效降低钙钛矿薄膜的杨氏模量,在薄膜承受外力时释放机械应力。最终获得了具有高结晶度、大尺寸晶粒、少晶界和低杨氏模量的高质量钙钛矿薄膜。基于该柔性钙钛矿薄膜制备的FPSCs的PCE达到了 23.4%。不仅如此,器件的机械稳定性也得到有效提升,在弯曲半径为5mm的条件下弯曲5000次后,仍能保持原有效率的93%。(2)基于界面交联层的高质量柔性钙钛矿成膜及层间韧性调控由于钙钛矿与二氧化锡的力学性质相差较大,使得FPSCs在弯曲的过程中会出现严重的层间分离现象。基于此,我们设计了一种界面交联层对层间韧性进行调控。通过在钙钛矿与二氧化锡界面引入交联单体季戊四醇三丙烯酸酯(PETA),并在碘化铅成膜过程中实现原位交联。研究发现,利用PETA分子的羰基与界面处二氧化锡悬浮键以及铅离子的相互作用,不仅可以钝化界面处的缺陷,还能诱导钙钛矿薄膜生长,最终获得了低缺陷密度、高结晶度的钙钛矿薄膜。此外,所形成的交联聚合物可以降低二氧化锡的杨氏模量,使得其与钙钛矿的力学性能更加匹配,进而实现对FPSCs层间应力的有效调控,在降低界面处应变能释放率的同时增强层间剥离强度。最终,基于该策略所制备的FPSCs实现了 23.8%的PCE,在弯曲半径为5 mm的条件下,经过万次弯曲测试后依然保持器件初始效率的91.5%。

关键词：柔性钙钛矿太阳能电池交联结晶生长层间韧性机械稳定性