修改纤维素纳米晶对酸水合物的结构的影响 通过分子动力学模拟和实验研究的分子动力学模拟和实验

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 土木工程 土木工程是指土木工程.

背景情况:

• 纤维素纳米晶体 (CNCs) 作为在水泥材料中的增强物被探索.
• 了解CNC和酸水合物 (C-S-H) 之间的界面相互作用对于优化砂性能至关重要.
• 不同的CNC功能组对这些相互作用的影响以及由此产生的材料特性需要详细的研究.

研究的目的:

• 在真空和溶液条件下分析四种类型的CNC (碳基,基,氨基,硫基) 与C-S-H的界面粘合.
• 阐明功能组在确定CNC/C-S-H吸附的强度和性质中的作用.
• 为了将接口粘合特性与砂的机械和耐久性相关联.

主要方法:

• 分子动力学模拟以计算结合能和分析键形成/寿命.
• 通过介面原子运动和CNC形状分析对CNC/C-S-H吸附的表征.
• 使用扫描电子显微镜 (SEM),耐久性测试和核磁共振 (NMR) 的实验验证.

主要成果:

• 吸附强度按照下面的顺序进行:CNC-carboxyl>CNC-hydroxyl>CNC-amino>CNC-sulfonic.
• 含有碳基,基和氨基群的CNC增强了砂的机械性能和结构稳定性.
• 带有硫基的CNC显示出最小的化学吸附,减少了矩阵结合,并对机械性能和耐久性产生了负面影响.

结论:

• CNC的功能组化学决定了它们与C-S-H的接口结合以及对砂的后续影响.
• 碳基,基和氨基CNC作为有效的增强剂,通过改善水分,填充空隙和减少多孔性.
• 硫酸CNC会对砂的紧性和整体性能产生不利影响,这凸显了纳米材料应用中功能组选择的重要性.