對(duì)于大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料,獲得高強(qiáng)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(qiáng)水泥復(fù)合材料(FRCC)的強(qiáng)度和韌性之間的沖突,這里,在FRCC中引入了相對(duì)較弱的界面,即通過(guò)在PVA纖維表面上涂覆氧化的石墨烯納米片(OGN),以增強(qiáng)纖維附近的水泥基。OGNs之間的滑動(dòng)引入了弱界面,而通過(guò)OGN與水泥之間的強(qiáng)相互作用,導(dǎo)致纖維附近的水泥基更加致密化。結(jié)果,這種OGNs涂覆層同時(shí)提高了PVA FRCC的拉伸強(qiáng)度(32.0%)和韌性(10.0%)。進(jìn)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(duì)OGN分別進(jìn)行還原1分鐘和60分鐘,界面剪切強(qiáng)度分別降低了18.6%和21.7%。相應(yīng)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(guò)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(qū)域之間邊界的原子力顯微鏡測(cè)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(tài)。(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(jīng)過(guò)(a)7天和(b)28天固化后的ITZ的BSE圖像。5個(gè)樣品經(jīng)(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(xué)Ezzatollah Shamsaei聯(lián)合Wenhui Duan課題組于2020年發(fā)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(hào):