環(huán)氧板是復(fù)合材料中連接基體和增強(qiáng)體的重要組成部分。界面層材料主要是指復(fù)合材料中需單獨(dú)制備的，用于作界面層的材料。由于其厚度較薄，一般為納米或亞微米級(jí)，因而稱其為低維材料。界面層占整個(gè)復(fù)合材料的體積比不到10% ,但它卻是決定復(fù)合材料力學(xué)性能、抗環(huán)境侵蝕性能的關(guān)鍵因素之-一。因此，了解界面層材料及其性能對(duì)界面層設(shè)計(jì)有重要作用。對(duì)于聚合物基復(fù)合材料，界面層材料主要是用來增強(qiáng)基體和增強(qiáng)體的結(jié)合力。不同類型的聚合物基體和增強(qiáng)體需選用不同類型的界面層材料。對(duì)于金屬基復(fù)合材料,界面層主要用來防止增強(qiáng)體和基體的過度反應(yīng)，不同的復(fù)合體系也需選用不同的界面層。這將在第9章中做詳細(xì)介紹。對(duì)于陶瓷基復(fù)合材料，環(huán)氧板材料主要選用層間結(jié)合力較弱的材料，以提高復(fù)合材料韌性。不同類型的基體和增強(qiáng)體的界面層材料具有較高的統(tǒng)一性，因而本節(jié)主要介紹用于陶瓷基復(fù)合材料的弱界面層材料。

具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的材料層間結(jié)合力較弱，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至材料的層面時(shí),可使裂紋發(fā)生分叉，改變裂紋擴(kuò)展方向，起到明顯的增韌效果。因此,這種材料是較為理想的界面層材料。具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的材料主要有石墨結(jié)構(gòu)的熱解碳(PyC)和六方BN。部分氧化物如層狀硅酸鹽、可解離的六方鋁酸鹽等也具有層狀結(jié)構(gòu)，此外,還有一些非層狀弱結(jié)合的氧化物界面層。下面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。

為防止基體和增強(qiáng)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),非氧化物復(fù)合材料的環(huán)氧板只能使用非氧化物。目前研究最多的是PyC和BN界面。由于氧化物工作溫度較低樂，PyC和BN在工作溫度下和氧縣熱化學(xué)穩(wěn)定的，界面層不會(huì)與氧化物增福休武北或基體發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。因此，PyC和BN值是氧化物/非氧化物和非氧化物/氧化物復(fù)合材料理想的界面層。

PC界面層是典型的具有層狀品體結(jié)構(gòu)的環(huán)氧板材料。它在提高復(fù)合材料力學(xué)性能方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但PyC界面層的抗氧化性能較差。在空氣中,高于400 C時(shí),PyC便開始氧比，并隨著溫度升高而急劇加快。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，存在基體的保護(hù),PyC界面層仍可使用到較高的溫度。相對(duì)于PyC界面層具有較高的抗氧化性能、較高的層間結(jié)合強(qiáng)度、較低的電導(dǎo)率和介電常數(shù)。BN氧化后生成玻璃的B.O,可填充在基體或界面層中的裂紋及界面處的間隙，阻止外界氣體對(duì)增強(qiáng)體進(jìn)-步侵蝕。因此,BN界面層可提高陶瓷基復(fù)合材料的抗氧化能力，并且BN的品化程度越高，復(fù)合材料的抗氧化性能越強(qiáng)。由于六方BN具有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，因而BN也能提高復(fù)合材料韌性。但BN的層間結(jié)合強(qiáng)度比PyC高，故BN界面的復(fù)合材料強(qiáng)度較高，韌性較低。-般而言,PyC界面盡的最佳厚度為100~ 300 nm,BN界面層的最佳厚度為300~500 nm.

為提高復(fù)合材料的韌性和抗氧化性，還可以采用復(fù)合界面層。復(fù)合界面層可使裂紋在界面上發(fā)生多次橋接、偏轉(zhuǎn)和脫黏，從而提高裂紋擴(kuò)展阻力。常用的復(fù)合界面層有BN/PyC/BN.BN/PyC/SigN. ,SiC/PyC/SiC及BN/SiC等。若兩層界面層多次重復(fù)復(fù)合，則可表示為(BN/SiC).n表示重復(fù)次數(shù)。

上述非氧化環(huán)氧板一般采用化學(xué)氣相滲透/沉積(CVI/CVD)的方法制備。通過調(diào)節(jié)沉積溫度、壓力和時(shí)間等參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)在納米尺度對(duì)界面層的厚度進(jìn)行控制，也可以通過更換先驅(qū)體,實(shí)現(xiàn)不同界面層或復(fù)合界面層的制備。

PyC環(huán)氧板通常采用碳?xì)浠衔锶缂淄?/span>(CH)、丙烯(C.H,)、乙炔(C.H:)等在高溫下(1 0000 C左右)裂解來沉積。由于先驅(qū)體分子體積較小，擴(kuò)散較快,因而PyC在纖維束和預(yù)制體中沉積都有良好的均勻性。沉積溫度、沉積氣氛、沉積壓力、氣流量等因素都對(duì)PyC界面層有著重要影響，沉積溫度過高或氣氨選擇不合理會(huì)使界面層變得粗糙.粗糙的PyC界面層不僅不能實(shí)現(xiàn)界面弱結(jié)合,還會(huì)對(duì)纖維造成損傷,從而大大降低復(fù)合材料的性能。H:可使界面層更光滑，而金屬鎳和氯化物則使界面層更粗糙。

BN環(huán)氧板的制備過程與CVD制備BN纖維的過程類似，采用BCI,和NH,在8001 200C,3~5 kPa壓力下反應(yīng)得到，一般采用氮?dú)庾鳛檩d氣。由于先驅(qū)體分子較大,因而BN在纖維束和預(yù)制體中沉積時(shí)均勻度不同，前者較為均勻。另外，沉積溫度和壓力升高也會(huì)降低界面層的均勻度。因此，沉積時(shí)可適當(dāng)降低溫度和壓力，以提高BN界面層的均勻性。復(fù)合界面層可采用交替沉積工藝或共沉積工藝制備。前者更容易實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)椴煌闰?qū)體沉積條件有所不同，實(shí)現(xiàn)共沉積比較困難。

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