碳纖維增強(qiáng)熱塑復(fù)合材料作為輕質(zhì)合金替換性材料近年來(lái)受到輕量化產(chǎn)業(yè)的青睞，其與金屬的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也逐漸成為異種材料連接應(yīng)用在高鐵技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但兩種材料的微觀組織及熱物理性能差異較大，難以進(jìn)行熔化焊接以達(dá)成冶金結(jié)合。激光連接工藝因具備更優(yōu)異的工業(yè)適用性及環(huán)保特性，通過(guò)突破傳統(tǒng)連接機(jī)制、優(yōu)化工藝窗口減少熱塑復(fù)合材料熱損傷缺陷，以實(shí)現(xiàn)界面機(jī)械咬合，使兩者達(dá)成可靠連接，但連接強(qiáng)度一般較低。

 

     團(tuán)隊(duì)提出通過(guò)微米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的預(yù)制及納米級(jí)硅烷偶聯(lián)薄膜的定向引入，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬與碳纖維增強(qiáng)熱塑復(fù)合材料激光連接界面的微-納雙尺度定向強(qiáng)化設(shè)計(jì)理念。多孔結(jié)構(gòu)的引入顯著提高了金屬表面的物理粗糙狀態(tài)，促進(jìn)界面的機(jī)械嵌合行為的同時(shí)優(yōu)化了金屬表面的化學(xué)狀態(tài)，極性官能團(tuán)的吸附含量顯著提高，這為硅烷偶聯(lián)薄膜的定向引入提供了優(yōu)異的條件。引入的納米級(jí)硅烷偶聯(lián)薄膜在激光連接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)界面氫鍵作用的誘導(dǎo)并被精確捕捉與鑒定。這進(jìn)一步提高了金屬/熱塑復(fù)合材料輕量化結(jié)構(gòu)連接的可靠性，該設(shè)計(jì)理念也將為界面定向改性強(qiáng)化提供新思路，為金屬/熱塑復(fù)合材料界面氫鍵的誘導(dǎo)與鑒定奠定了理論基礎(chǔ)。