CN116985473A - 石墨烯协同强韧化纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料及其制备方法。所述制备方法包括：使具有第一和第二尺寸的石墨烯分散于热固性树脂中，获得第一分散体系，第一尺寸小于第二尺寸；使所述第一分散体系与固化剂和/或催化剂均匀混合，获得第二分散体系；使所述第二分散体系与纤维基材复合，获得纤维复合材料，所述纤维基材中的纤维间隙的尺寸小于所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径并且与所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径相匹配。本发明提供的石墨烯协同强韧化纤维复合材料及制备方法，优化了不同尺寸的石墨烯片在复合材料内的空间布局，使得其优异的力学性能得以充分发挥，同步实现纤维复合材料的层内增强和层间韧双重目的。

Description

石墨烯协同强韧化纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
随着航天航空和国防装备的日益发展，对以高强、高韧和高模为特征的第三代先进复合材料的技术需求日益迫切。充分利用热固性和(或)热塑性树脂以及刚性纳米粒子的各自特性，与层间增强、增韧、增刚的技术相结合，是复合材料多尺度强韧化技术发展方向，也将推动第三代复合材料制造技术升级。
石墨烯是由sp2杂化碳原子形成的，是一种具有密集蜂窝结构单层碳的二维纳米材料，是石墨材料(石墨、碳纳米管、富勒烯等)的基本构建。由于石墨烯特殊的结构，使其具备多种优异性能。比如，石墨烯的理论断裂强度为130GPa，比钢高100倍，是目前强度最高的材料，同时还具有较好的韧性，理论弹性模量达1.0TPa。因此，石墨烯成为强韧化纤维复合材料力学性能的理想填料。
但是现有技术中存在许多制约石墨烯强韧化复合材料的瓶颈，比如石墨烯在树脂基体中的分散问题。研究表明，石墨烯具有超大的比表面积，极易在树脂中发生团聚。而且，传统的分散工艺比如超声、机械搅拌也很难将石墨烯的团聚体打散，从而不能充分发挥石墨烯的力学增强作用，上述分散工艺甚至引起缺陷，反而会降低复合材料的力学性能。
另外，对于石墨烯改性连续型纤维复合材料而言，如何使得石墨烯成功穿过狭窄的连续型纤维之间的间隙，确保石墨烯均匀分散在复合材料中，一直是一个很大的挑战。碳纤维的直径一般为5-10微米，它在树脂基碳纤维复合材料中的体积百分比往往达到60％或以上(重量百分比70％以上)，例如环氧树脂基碳纤维复合材料，图2为碳纤维环氧树脂复合材料横截面的示意图，假设碳纤维的直径为7微米(如日本东丽产T700碳纤维)，它在复合材料中占有的体积比为60％，并且碳纤维均匀地分散在环氧树脂基体中，跟据图2中推导的公式计算，相邻碳纤维之间的距离为不到2微米。石墨烯颗粒经分散剥离后，单个的石墨烯片虽然很薄，呈纳米尺度，但在二维方向上其尺寸可达20微米甚至100微米，这样的话石墨烯片根本不能通过碳纤维的间隙，从而导致其在复合材料内分布的不均匀。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料及其制备方法。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备方法，包括：
使具有第一尺寸的石墨烯和具有第二尺寸的石墨烯分散于热固性树脂中，获得第一分散体系，其中，第一尺寸小于第二尺寸；
使所述第一分散体系与固化剂和/或催化剂均匀混合，获得第二分散体系；
使所述第二分散体系与纤维基材复合，在复合过程中，所述具有第一尺寸的石墨烯至少能够进入纤维基材中纤维之间的间隙中，而所述具有第二尺寸的石墨烯则富集在纤维基材表面和/或层间，获得石墨烯协同强韧化纤维复合材料。
第二方面，本发明还提供一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料，包括复合的纤维基材以及复合相，所述复合相包括热固性树脂、具有第一尺寸的石墨烯以及具有第二尺寸的石墨烯，其中，第一尺寸小于第二尺寸；
所述具有第一尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材中纤维之间的间隙中，所述具有第二尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材的表面和/或层间。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明提供的一种大-小石墨烯协同强韧化纤维复合材料及制备方法，优化了不同尺寸的石墨烯片在复合材料内的空间布局，使得其优异的力学性能得以充分发挥，同步实现纤维复合材料的层内增强和层间韧双重目的。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例提供的一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备方法的流程示意图；
图2是本发明提供的现有技术中的碳纤维复合材料的结构示意图；
图3是本发明一典型实施案例提供的一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的多层铺设结构示意图；
图4是本发明一典型实施案例提供的一种第二分散体系的剖面微观结构电镜图；
图5是本发明一典型实施案例及对比案例提供的纤维复合材料的三点弯曲测试结果图；
图6是本发明一典型实施案例及对比案例提供的纤维复合材料的双悬臂梁测试结果图；
图7是本发明一典型实施案例及对比案例提供的纤维复合材料的R曲线(裂纹扩展阻力随裂纹扩展的曲线)图；
图8是本发明一典型实施案例及对比案例提供的纤维复合材料的端分层挠曲(ENF)测试图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
参见图1，本发明实施例提供一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备方法，包括：
使具有第一尺寸的石墨烯(亦可称为“小石墨烯片”)和具有第二尺寸的石墨烯(亦可称为“大石墨烯片”)分散于热固性树脂中，获得第一分散体系，所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径小于所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径。
使所述第一分散体系与固化剂和/或催化剂均匀混合，获得第二分散体系。
使所述第二分散体系与纤维基材复合，获得纤维复合材料，所述纤维基材中的纤维间隙的尺寸小于所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径并且与所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径相匹配。
其中，所述的所述纤维基材中的纤维间隙的尺寸与所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径相匹配是指，该纤维间隙的尺寸大小能够使具有第一尺寸的石墨烯较为顺利地被上述热固性树脂带动进入该纤维间隙内，例如该纤维间隙的尺寸大小可以约等于具有第一尺寸的石墨烯的平均直径，或大于具有第一尺寸的石墨烯的最大直径；所述的固化剂亦可称之为交联剂等，是具有交联固化作用的一类物质的总称，其能够在热或光或氧化等引发因素的引发下使上述热固性树脂交联固化，上述催化剂是指对热固性树脂的固化具有催化作用的物质，所述的固化剂和/或催化剂均可由本领域技术人员根据所选树脂的不同而适应性地做出选择，可以理解的，无论基于本发明的核心发明构思如何选择各种助剂以及复合方法，均属于本发明的保护范围。
现有的石墨烯复合方法虽然石墨烯的尺寸具有分散性，满足一定的分布规律，同一石墨烯原料中也会存在大尺寸和小尺寸的石墨烯，但与本发明实施例所提供的方法是不同的，其一是大小尺寸的石墨烯的差异程度不同，本发明中的具有第一尺寸的石墨烯和具有第二尺寸的石墨烯的差异性是较大的，其二是分布规律的不同，现有的石墨烯原料中，石墨烯尺寸往往呈单峰的正态分布或几何分布等等分布方式，大部分石墨烯的尺寸围绕一中间值上下分布，而本发明中，石墨烯的尺寸是典型的双中心或双峰分布，石墨烯的尺寸集中于两个峰值处。
在上述技术方案中，首先把大尺寸和小尺寸的石墨烯片按一定比例分散在树脂基体中，然后把该石墨烯改性的树脂基体和连续性纤维(碳纤维、玻璃纤维、玄武岩或芳纶)丝束或织布复合，制成石墨烯改性纤维增强复合材料。在这个复合材料中，小尺寸的石墨烯可以穿过纤维之间狭窄的间隙，均匀分散于整个复合材料系统，发挥基体增强作用。而大尺寸的石墨烯无法进入纤维束内部，从而富集在纤维布的表面，桥接层合板的薄弱区域，起到一个层间增韧的作用。所制备的复合材料具有良好的界面结合强度、优异的力学性能和物理性能。
在一些实施方案中，所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径在2μm以下，所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径为5-100μm。
在一些实施方案中，所述纤维间隙的尺寸为0-10μm。
在一些实施方案中，所述第一尺寸的石墨烯和第二尺寸的石墨烯的质量比为1∶1-2∶1。
在一些实施方案中，所述具有第一尺寸的石墨烯和具有第二尺寸的石墨烯的分散方法包括超声、球磨、碾磨、机械搅拌以及微流控中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述热固性树脂包括环氧树脂、聚酯、酚醛树脂、乙烯基脂以及双马来酰亚胺中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述纤维基材包括连续型碳纤维、玻璃纤维、玄武岩以及芳纶中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述具有第一尺寸的石墨烯和/或具有第二尺寸的石墨烯可选择地经过修饰。
在一些实施方案中，所述修饰包括氨基化、羧基化、羰基化以及羟基化中的任意一种或两种以上的组合。
石墨烯的表面可以经过修饰处理，根据不同的树脂基体，可对石墨烯表面进行不同的化学修饰，嫁接合适的官能团，其和树脂基体进行固化反应时，可形成共价或非共价键，使纤维复合材料取得理想的性能增强效果。如双酚A型环氧树脂和经氨基修饰的石墨烯在固化反应中形成共价键，达成交联结构，可大大提高基体的力学性能。
在一些实施方案中，采用热熔法使所述第二分散体系与纤维基材充分浸润，获得复合材料前体，然后使所述复合材料前体中的热固性树脂固化，获得所述纤维复合材料。
作为一个典型的应用示例，上述技术方案可以采用如下的具体方案进行实施：
步骤1：将一定重量百分比的未经或经过修饰的大/小尺寸的石墨烯分散在热固性的树脂中，分散方法包括但不局限于超声、球磨、碾磨、机械搅拌、微流控等。
步骤2：将含有大/小石墨烯片的树脂基体和固化剂和(或)催化剂以一定重量比例进行混合均匀并除气。
步骤3：将含有大/小石墨烯片的树脂基体和纤维于一定重量百分比结合并制备复合材料。如热熔法制备预浸料，则可以先将树脂均匀地防粘纸上，然后用预浸料机将纤维集成到树脂中。在这个过程中，小的石墨烯片就可以渗透过狭窄的纤维间隙，均匀地分散在复合材料当中。而大的石墨烯片则被纤维过滤到纤维布的表面。如制备基于单层预浸料的复合材料，则可以将单层预浸料在一定的温度和压力下进行固化形成复合材料。如制备基于多层预浸料的复合材料，则将各个单层的预浸料根据需要按相同的或者不同的纤维方向堆积成所需要的厚度，然后在一定的温度和压力下进行固化形成复合材料。
上述是本发明提供的一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备方法的示例性说明，该方法所制备得到的复合材料同样具有其独特的特征，当然，下述示例性的一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料可以是采用上述方法制备的，也可以采用不用于上述的制备方法所制备的，凡是具有如下述的技术特征的纤维复合材料亦属于本发明的保护范围，而非一定限定其由上述方法所制得的。
因此，本发明实施例还提供一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料，包括纤维基材以及复合相，所述复合相包裹所述纤维基材，所述复合相包括热固性树脂、具有第一尺寸的石墨烯以及具有第二尺寸的石墨烯；所述具有第一尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材中的纤维间隙中，所述具有第二尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材的表面；所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径小于所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径，所述纤维间隙的尺寸小于所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径并且与所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径相匹配。
在一些实施方案中，所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径在2μm以下，所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径为5-100μm。
在一些实施方案中，所述纤维间隙的尺寸为0-10μm。
在一些实施方案中，所述复合相中具有第一尺寸的石墨烯的含量为0.1-5wt％。
在一些实施方案中，所述复合相中具有第二尺寸的石墨烯的含量为0.1-5wt％。
在一些实施方案中，所述纤维复合材料中纤维基材的含量为40-80wt％。
如石墨烯在树脂中的含量太低，对纤维复合材料的性能增强效果恐达不到最佳。其含量过高，恐对分散造成难度，同时使得树脂基体(即上述第一分散体系或第二分散体系)的粘度大为增加，提高纤维复合材料的制备难度。
在一些实施方案中，所述纤维复合材料为单层或多层叠加。
本发明提出的石墨烯增强增韧纤维复合材料的制备方法，优化大小石墨烯在复合材料内的空间布局，使得其优异的力学性能得以充分发挥，同步实现纤维复合材料的层内增强和层间韧双重目的。具体而言，在树脂和纤维相互浸润的过程中，小石墨烯片(＜2um)可以轻易渗透过狭窄的纤维间隙，均匀地分散在复合材料当中。而大的石墨烯片则被纤维过滤到纤维布的表面。这样一来，大/小石墨烯片可以充分发挥各自的尺寸优势，协同实现纤维复合材料的层内增强和层间增韧双重目的。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
如无特殊说明，下述所用的原材料、化学品等均可通过商购获得。
实施例1
本实施例示例一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备过程，具体如下所示：
S1、均匀分散石墨烯于丙酮溶液中
称取小尺寸的氨基化石墨烯(TNRGON，长度范围为0.5-3μm，平均值为1.5μm)0.85g，小尺寸的氧化石墨烯(TNGO，长度为0.5～3μm，平均值为1.5μm)0.85g，大尺寸的纳米石墨烯片(TNGNP，长度范围为5-10μm，平均值为7.5μm)1.70g，然后混合在一起。加入适量丙酮(100g)，使用玻璃棒搅拌，密封，然后在常温(10℃)，180W超声处理30min，使石墨烯的分布相对均匀。将初步分散好的石墨烯丙酮溶液使用微射流(微射流高压均质机)分散，通过其强大剪切力将石墨烯打散分开。注意每次分散时，都需要用丙酮将残留的在内壁上的石墨烯冲洗进入微射流设备中分散，以减少石墨烯损失，总共分散6次，从而使得石墨烯充分分散均匀。
S2、除去丙酮制备石墨烯树脂浆料
向步骤S1所得石墨烯丙酮溶液中，倒入含有500g双酚A环氧树脂Epon862的烧杯中，在1000r/min、水浴温度70℃的条件下机械搅拌6h；待丙酮完全挥发后，加入176g固化剂D-230，在室温下，于500r/min机械搅拌10min，最后在25℃真空烘箱中除气10min，得到约670g树脂基浆料。
对本步骤中得到的所得树脂基浆料的固化后的固化样品低温脆断，然后进行SEM观测，结果如图4所示，可以看出，石墨烯在树脂中均匀分散。
S3、制备纤维预制体
取碳纤维单向布(东丽T300-3000，密度为1.76g/cm3)，裁剪成25×25cm的布块，然后用手工叠层方式铺设纤维预制体，碳纤维布对齐且取向一致。具体的：取6层裁剪好的布块层叠作为下部纤维布层，以此为基底。为制备双悬臂梁试样(按ASTM D5528测试标准的要求)，将PTFE薄膜(厚度30μm)覆盖在下部纤维布层(6层)上，插入在中间层的端部覆盖约60mm宽的区域以形成一定长度的预裂纹(以便制备双悬臂梁试件)。然后，再取6层裁剪好的布块层叠在上述样品的上部作为上部纤维布层。至此，得到12层碳纤维单向布的纤维预制体，如图3所示。
备注：上述制备过程中，铺设PTFE薄膜只是为了制备双悬臂梁试样以便进行后续性能测试，实际生产复合材料的过程中，不铺设PTFE薄膜，即实际复合材料产品是不含PTFE薄膜的。
S4、制备复合材料
通过VARTM方法制备复合材料板。具体而言，对铺设好的纤维预制体使用双层导流网，导流网和纤维预制体之间用脱模布(peel ply)分隔开来，最后用真空袋密封。通过真空泵的负压作用将步骤S2所得树脂基浆料均匀引入到纤维预制体中，此时，由于压差、黏度等因素，在入口端会出现树脂富集现象，容易导致复合材料板的厚度不匀。为缓解此情况，待树脂基浆料流前端抵达出口后，先关闭树脂入口，等多余树脂吸出后，再关闭出口。待树脂基浆料完全灌注到碳纤维布中后，将VARTM平台整体移入平板硫化机中，先在80℃，1MPa压力条件下固化2h，再在120℃固化2h。之后，冷却脱模，得到复合材料板。
对比例1
本对比例提供一种纤维复合材料的制备过程，如下所示：
未引入任何石墨烯增强组分，其余步骤和参数与实施例1均相同。
对比测试
对上述实施例1以及对比例1中提供的纤维复合材料进行如下的测试：
(1)强度测试
分别对实施例1和对比例1样品进行三点弯曲强度测试，其测试结果如图5所示，结果显示，实施例1样品的弯曲强度为741MPa，对比例1样品的弯曲强度为606MPa，提高了近22％。
(2)断裂韧性测试
分别对实施例1和对比例1样品进行断裂性能测试。
1)参照ASTM D5528，进行了I型层间断裂韧性的评估。结果如图6和图7所示，图6为实施例1和对比例1样品的双悬臂梁测试结果图，图7为实施例1和对比例1样品的R曲线(裂纹扩展阻力随裂纹扩展的曲线)图。可以看出，与对比例1基准样相比，实施例1复合材料板的I型层间断裂韧性从602J/m2提高到895J/m2，增幅达到49％。
2)参照ASTM D7905，进行了II型层间断裂韧性的评估。图8为实施例1和对比例1样品的端分层挠曲(ENF)测试结果，经计算可得实施例1的II型层间断裂韧性为595J/m2，较对比例1的486J/m2，提高了近22％。
实施例2
本实施例示例一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备过程，与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤S1中，石墨烯的分散方法采用球磨法；
步骤S2中，热固性树脂选用酚醛树脂；
步骤S3中，纤维基材选用玻璃纤维。
所制得的复合材料板与实施例1相似，在强度和韧性两方面均获得显著提升。
实施例3
本实施例示例一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备过程，与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤S1中，大石墨烯的平均直径为80μm；
步骤S2中，热固性树脂选用双马来酰亚胺；
步骤S3中，纤维基材选用芳纶。
所制得的复合材料板与实施例1相似，在强度和韧性两方面均获得显著提升。
基于上述实施例和对比例及其测试结果，基于上述两个韧性指标的显著提升，证明本发明所提出的大/小石墨烯片协同增韧机制的高效性。可以明确，本发明提出一种大-小石墨烯片协同强韧化纤维复合材料及制备方法。优化了不同尺寸的石墨烯片在复合材料内的空间布局，使得其优异的力学性能得以充分发挥，同步实现纤维复合材料的层内增强和层间韧双重目的。具体而言，在树脂和纤维相互浸润的过程中，小尺寸的石墨烯片(＜2um)可以轻易渗透过狭窄的纤维间隙，均匀地分散在复合材料当中。而大尺寸的石墨烯片富集在复合材料的层间区域。这样一来，石墨烯在VARTM工艺中常出现的“纤维过滤效应”得到了有效的利用，其强韧化作用得以充分发挥。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
使具有第一尺寸的石墨烯和具有第二尺寸的石墨烯分散于热固性树脂中，获得第一分散体系，其中，第一尺寸小于第二尺寸；
使所述第一分散体系与固化剂和/或催化剂均匀混合，获得第二分散体系；
使所述第二分散体系与纤维基材复合，在复合过程中，所述具有第一尺寸的石墨烯至少能够进入纤维基材中纤维之间的间隙中，而所述具有第二尺寸的石墨烯则富集在纤维基材表面和/或层间，获得石墨烯协同强韧化纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径在2μm以下，所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径为5-100μm；
优选的，所述纤维间隙的尺寸为0-10μm；
优选的，所述第一尺寸的石墨烯和第二尺寸的石墨烯的质量比为1∶1-2∶1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有第一尺寸的石墨烯和具有第二尺寸的石墨烯的分散方法包括超声、球磨、碾磨、机械搅拌以及微流控中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂包括环氧树脂、聚酯、酚醛树脂、乙烯基脂以及双马来酰亚胺中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述纤维基材包括连续型碳纤维、玻璃纤维、玄武岩以及芳纶中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有第一尺寸的石墨烯和/或具有第二尺寸的石墨烯可选择地经过修饰处理；
优选的，所述修饰处理包括氨基化、羧基化、羰基化以及羟基化中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用热熔法使所述第二分散体系与纤维基材充分浸润，获得复合材料前体；然后使所述复合材料前体中的热固性树脂固化，获得所述纤维复合材料。
7.一种石墨烯协同强韧化纤维复合材料，其特征在于，包括复合的纤维基材以及复合相，所述复合相包括热固性树脂、具有第一尺寸的石墨烯以及具有第二尺寸的石墨烯，其中，第一尺寸小于第二尺寸；
所述具有第一尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材中纤维之间的间隙中，所述具有第二尺寸的石墨烯分布于所述纤维基材的表面和/或层间。
8.根据权利要求7所述的石墨烯协同强韧化纤维复合材料，其特征在于，所述具有第一尺寸的石墨烯的平均直径在2μm以下，所述具有第二尺寸的石墨烯的平均直径为5-100μm；
优选的，所述纤维间隙的尺寸为0-10μm。
9.根据权利要求7所述的石墨烯协同强韧化纤维复合材料，其特征在于，所述复合相中具有第一尺寸的石墨烯的含量为0.1-5wt％；
和/或，所述复合相中具有第二尺寸的石墨烯的含量为0.1-5wt％；
和/或，所述石墨烯协同强韧化纤维复合材料中纤维基材的含量为40-80wt％。
10.根据权利要求7所述的石墨烯协同强韧化纤维复合材料，其特征在于，所述石墨烯协同强韧化纤维复合材料为单层或多层叠加。
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