哈工大/新加坡国立大学《Composites Part B: Engineering》：电阻焊接纤维增强复合材料-多级界面结构强化机制|哈尔滨工业大学|哈工大|改性|新加坡国立大学|树脂|电阻

近年来，装备轻量化成为我国先进制造业高质量发展的关键战略方向。纤维增强热塑性复合材料（FRTP）凭借其高比强度、优异耐腐蚀性及可重复加工与回收特性，在航空航天、轨道交通及新能源汽车等高端装备领域展现出显著应用潜力。FRTP构件连接时，电阻焊接技术因工艺可控性强、能耗低、易于实现自动化与在线监测，被视为最具产业化前景的连接方法之一。该技术通常采用304不锈钢网（SSM）作为嵌入式电阻加热元件。

然而，SSM与聚酰胺66（PA66）基体间缺乏有效物理锚定与化学作用，导致界面结合强度不足；载荷作用下，裂纹优先沿SSM/树脂界面萌生并扩展，致使接头在SSM尚未充分发挥承载潜力时即发生界面脱粘失效。因此，通过界面调控增强结合力，使SSM转变成能够协同抵抗变形的承载元件，是提升FRTP电阻焊接接头整体性能的核心任务。

近日，哈尔滨工业大学宋晓国教授团队檀财旺教授、苏健晖副研究员课题组提出通过构建多级界面结构，系统阐明了SSM表面微纳粗糙化协同硅烷偶联剂（APTES）接枝改性对界面结合性能的强化机制。

相关成果以“A multi-level interfacial structure between 304 stainless steel mesh heating elements and GF-PA66 for synergistic strengthening in resistance welding”为题发表于复合材料领域国际期刊Composites Part B: Engineering。哈尔滨工业大学硕士研究生陈佳怡为论文第一作者，苏健晖副研究员为通讯作者。该工作由哈尔滨工业大学宋晓国教授团队、新加坡国立大学Swee Leong Sing教授团队、中车青岛四方韩晓辉首席科学家团队及北京卫星厂相关研究团队合作完成，得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.113818

作者通过盐酸刻蚀与硅烷偶联剂接枝，在SSM与树脂之间构建了一种多级界面结构，并深入分析了粗糙表面接枝硅烷层对接头性能的强化机制。研究发现，盐酸刻蚀形成的三维微纳粗糙表面，在提供机械互锁锚点的同时，改变了APTES的接枝行为，达成不连续结构与微纳锚定点的协同作用。改性后，接头剪切强度从28.82 MPa提升了54.16%，达到44.43 MPa，失效模式转变为树脂内聚断裂与SSM协同塑性变形的混合模式，实现了SSM从被动发热体向主动承载部件的功能转变。同时，成功制备面向载运装备轻量化的纤维增强复合材料工业应用级电阻焊大尺寸构件。

图1 多级界面调控结构制备流程

图2 不同处理下界面DMT模量分布及焊接前后SSM表面XPS分析结果

这项工作揭示了微纳粗糙表面调控化学作用的新机制，明确了不连续硅烷层与机械锚定结构在空间上的协同强化作用，为理解金属/热塑性复合材料连接界面的多级结构设计提供了系统的实验依据。研究深化了对“表面形貌-接枝化学-力学响应”三者关系的认识，为基于化学作用互联结构的功能界面构筑策略在电阻焊应用拓展了理论边界。