近日，北京中科力信科技有限公司研發團隊基于B-O動態共價鍵的環氧樹脂增韌策略，創造性地提升了碳纖維增強樹脂復合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）的抗沖擊性能，在高端碳纖維復合材料領域實現了技術突破。該項成果有助于重塑我國碳纖維產業格局，為現代化高端制造業升級提供核心材料支撐。

CFRP是一種碳纖維和樹脂結合形成的纖維復合材料，因其優異的比強度、比剛度、耐腐蝕性被用來制造航空飛行器、汽車中的關鍵結構部件。高性能碳纖維復合材料是發展尖端無人飛行器、先進新能源汽車的基礎。

盡管CFRP材料具備優異靜態強度和剛度，但在低速沖擊下，CFRP極易發生分層、基體碎裂等脆性失效，導致其結構承載能力的急劇下降。CFRP抗沖擊損傷能力的不足已經成為制約其應用的關鍵問題。CFRP的韌性不足一方面來源于熱固性樹脂基體的低斷裂韌性，另一方面來源于樹脂與碳纖維的低界面結合力。

圖 (a) 環氧樹脂內動態鍵形成機制 (b) 環氧樹脂內動態交聯網絡 (c) 碳纖維/樹脂界面動態鏈接

為了提高CFRP的抗沖擊性能，中科力信研究團隊提出了基于B-O動態共價鍵的環氧樹脂增韌策略。通過納米二氧化硅顆粒/聚乙二醇懸浮液（STF）作為分散劑將硼酸混入環氧樹脂基體中，再通過熱固化過程在環氧樹脂基體內形成具有B-O\B-N動態鏈接鍵的新型環氧樹脂體系（FEP）。同時在CFRP制備過程中，碳纖維表面的羥基、氨基等官能團也可以與樹脂內的B原子形成動態鏈接，有效提升界面結合強度。

圖 CF/EP和CF/FEP的沖擊后剩余壓縮強度研究

結果表明，相比于傳統的碳纖維/環氧樹脂復合材料（CF/EP），碳纖維/環氧樹脂復合材料（CF/FEP）展現出顯著的抗沖擊性能提升。通過擺錘沖擊和沖擊后壓縮強度（CAI）測試發現，CF/FEP的沖擊斷裂韌性和CAI強度分別提高了70%和35%以上。相關研究成果已經發表在國際復合材料權威期刊：《Composites Part B:Engineering》。