【导读】
多功能纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料为下一代智能复合材料应用提供了理想的平台，包括结构健康监测、导电和导热性、能量存储和收集以及电磁干扰屏蔽，而不会影响其机械性能。石墨烯和碳纳米管 (CNTs) 等碳基纳米材料的最新进展使得开发出许多具有优异机械、电学和热学性能的新型多功能复合材料成为可能。然而，在不影响其性能的情况下，使用可扩展、高速和具有成本效益的制造将此类碳纳米材料有效地结合到 FRP 复合材料中是一项挑战。
本综述总结了石墨烯和基于碳纳米管的 FRP 复合材料的最新进展、它们的制造技术以及它们在智能复合材料中的应用。作者还讨论了智能 FRP 复合材料研究的当前技术挑战和未来前景，以促进从基于研发的智能复合材料向工业规模生产迈出的重要一步。
图1 生产智能复合材料所需的原材料：a) 增强材料，b) 纳米材料和 c) 基体材料。用碳基纳米材料进行材料改性：d) 增强改性和 e) 基体改性。智能 FRP 复合材料的制造：f) 来自改性增强材料，g) 智能 FRP 复合材料，以及 h) 来自改性基体。智能复合材料的潜在应用：i) 结构健康监测，j) 除冰/防冰，k) 储能，以及 l) 颜色变化。
图2 FRP 复合材料示意图：a) 连续 FRP 复合材料：纤维的单向和双向排列，b) 不连续 FRP 复合材料：纤维排列和随机排列，c) 混合复合材料：夹层、层内和纱线内排列。
图3 FRP 复合材料制造方法的示意图：a) 手涂，b) 真空辅助树脂灌注，c) 树脂传递模塑，和 d) 压缩模塑法。
图4 比较各种应用的智能复合材料性能的雷达图。
文献链接：Graphene and CNT-Based Smart Fiber-Reinforced Composites: A Review. https://doi.org/10.1002/adfm.202205723