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澳大利亞莫納什大學Ezzatollah Shamsaei聯合Wenhui Duan課題組--石墨烯基修飾纖維界面增強水泥基復合材料的強度和韌性
       對于大多數結構材料,獲得高強度和高韌性都是必不可少的,然而,這些屬性通常是互斥的。為解決聚乙烯醇(PVA)纖維增強水泥復合材料(FRCC)的強度和韌性之間的沖突,這里,在FRCC中引入了相對較弱的界面,即通過在PVA纖維表面上涂覆氧化的石墨烯納米片(OGN),以增強纖維附近的水泥基。OGNs之間的滑動引入了弱界面,而通過OGN與水泥之間的強相互作用,導致纖維附近的水泥基更加致密化。結果,這種OGNs涂覆層同時提高了PVA FRCC的拉伸強度(32.0%)和韌性(10.0%)。進一步研究表明,OGN層的氧化程度顯著影響他們之間的相互作用。使用L-抗壞血酸對OGN分別進行還原1分鐘和60分鐘,界面剪切強度分別降低了18.6%和21.7%。相應地,纖維附近的水泥基的孔隙率大大增加,剛度也明顯降低。
 
Figure 1. GO和rGO涂敷PVA纖維的過程示意圖:(a)原始PVA纖維,(b)鄰苯二酚和多胺改性的PVA纖維,(c)GO涂敷的PVA纖維和(d)rGO涂敷的PVA纖維。
 

Figure 2.(a)鄰苯二酚和多胺改性PVA纖維的表面粗糙度根光纖,(b)GO@PVA,以及(c)GO涂敷和非涂敷區域之間邊界的原子力顯微鏡測量的表面粗糙度。
 

Figure 3. (a)PVA,(b)GO@PVA,(c)rGO1@PVA和(d)rGO2@PVA的拉出纖維末端的表面形態。(e)PVA,(f)GO@PVA,(g)rGO1@PVA和(h)rGO2@PVA 拔出后中部的SEM圖像。
 

Figure 4. PVA/水泥經過(a)7天和(b)28天固化后的ITZ的BSE圖像。5個樣品經(c)7天和(d)28天固化后的孔徑尺寸分布情況。
 
       該研究工作由澳大利亞莫納什大學Ezzatollah Shamsaei聯合Wenhui Duan課題組于2020年發表在Carbon期刊上。原文:Graphene-based modification on the interface in fibre reinforced cementitious composites for improving both strength and toughness。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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