2026年发表在《有机涂料进展》（Progress in Organic Coatings）上的一项研究表明，木质素基刚-柔上浆剂（LBEP）与刚性纳米氧化铈溶胶（nano-CeO₂）的组合，能够显著提升碳纤维/环氧树脂复合材料的界面结合力和力学性能。这一可持续方法通过协同增强效应，提高了层间剪切强度、拉伸强度和弯曲强度。
碳纤维与树脂基体之间的界面对复合材料的力学性能至关重要。为了优化应力分布和载荷传递效率，研究人员开发了一种"刚-柔杂化"界面设计策略。刚性CeO₂颗粒均匀分布在界面处，通过物理锚固和裂纹偏转机制增强机械互锁和承载能力。柔性LBEP则作为多功能桥接相，与碳纤维表面及周围树脂基体形成稳定的共价键。它通过分子链构象调整和能量耗散来缓解应力集中。
实验结果证明了该方法的有效性：与未改性体系相比，界面改性后的碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度提高了55%，弯曲强度提高了95%，拉伸强度提高了67%。多级界面结构兼具高强度和高韧性，能够在载荷下实现高效的应力传递和能量耗散。
除了力学性能的提升，该策略还具有可持续性优势。使用木质素——一种可再生且储量丰富的原材料——作为柔性环氧组分的基础，为传统的石油基改性剂提供了环保替代方案。结合相对简单的加工工艺，研究人员认为，这一方法是开发高性能碳纤维复合材料用于苛刻应用的有前景的界面工程策略。
来源 | 欧洲涂料
