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澳大利亚莫纳什大学Ezzatollah Shamsaei联合Wenhui Duan课题组--石墨烯基修饰纤维界面增强水泥基复合材料的强度和韧性
       对于大多数结构材料,获得高强度和高韧性都是必不可少的,然而,这些属性通常是互斥的。为解决聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥复合材料(FRCC)的强度和韧性之间的冲突,这里,在FRCC中引入了相对较弱的界面,即通过在PVA纤维表面上涂覆氧化的石墨烯纳米片(OGN),以增强纤维附近的水泥基。OGNs之间的滑动引入了弱界面,而通过OGN与水泥之间的强相互作用,导致纤维附近的水泥基更加致密化。结果,这种OGNs涂覆层同时提高了PVA FRCC的拉伸强度(32.0%)和韧性(10.0%)。进一步研究表明,OGN层的氧化程度显著影响他们之间的相互作用。使用L-抗坏血酸对OGN分别进行还原1分钟和60分钟,界面剪切强度分别降低了18.6%和21.7%。相应地,纤维附近的水泥基的孔隙率大大增加,刚度也明显降低。
 
Figure 1. GO和rGO涂敷PVA纤维的过程示意图:(a)原始PVA纤维,(b)邻苯二酚和多胺改性的PVA纤维,(c)GO涂敷的PVA纤维和(d)rGO涂敷的PVA纤维。
 

Figure 2.(a)邻苯二酚和多胺改性PVA纤维的表面粗糙度根光纤,(b)GO@PVA,以及(c)GO涂敷和非涂敷区域之间边界的原子力显微镜测量的表面粗糙度。
 

Figure 3. (a)PVA,(b)GO@PVA,(c)rGO1@PVA和(d)rGO2@PVA的拉出纤维末端的表面形态。(e)PVA,(f)GO@PVA,(g)rGO1@PVA和(h)rGO2@PVA 拔出后中部的SEM图像。
 

Figure 4. PVA/水泥经过(a)7天和(b)28天固化后的ITZ的BSE图像。5个样品经(c)7天和(d)28天固化后的孔径尺寸分布情况。
 
       该研究工作由澳大利亚莫纳什大学Ezzatollah Shamsaei联合Wenhui Duan课题组于2020年发表在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《石墨烯杂志》公众号:

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