在纤维增强聚合物纳米复合材料中的表面和表面下石墨烯氧化物的拉曼成像
Amber McCreary1, Qi An2,3, Aaron M Forster2
1Nanoscale Device Characterization Division, Physical Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg, MD, 20899, USA.
Carbon
|October 23, 2024
概括
拉曼光谱有效地可视化改性石墨烯氧化物 (mGO) 在纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料中的分散,即使在低纳米填充剂度下也是如此. 这种方法克服了玻璃纤维所带来的挑战,使分散分析成为材料性能至关重要的分析.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 聚合物复合材料 聚合物复合材料
背景情况:
- 在纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料中,像改性石墨烯氧化物 (mGO) 和碳纳米管等高比例纳米填充剂的分散性很难可视化.
- 传统的方法在较低的纳米填充剂质量分数 (<0.1%) 和强化纤维的存在方面扎.
研究的目的:
- 开发和验证基于拉曼光谱的方法,用于可视化不和聚 (UP) 树脂复合材料中的mGO分散.
- 将这种方法扩展到FRP复合材料,包括那些带有玻璃微纤维增强材料的复合材料.
主要方法:
- 使用传输电子显微镜 (TEM) 和拉曼映射进行比较分析.
- 优化发生激光波长,以提高mGO信号的灵敏度,避免玻璃纤维光.
- 拉曼成像检测表面 (2D) 和地下 (3D) mGO微观结构.
主要成果:
- 经过验证的拉曼方法准确地检测低负载 (<0.1%质量) 的mGO聚合物位置.
- 拉曼成像成功地可视化了FRP复合材料在玻璃微纤维附近的mGO分散在FRP复合材料的内部和内部层区域.
- 发现mGO拉曼信号的灵敏度取决于发生激光的波长.
结论:
- 拉曼光谱为评估FRP复合材料中的mGO分散提供了一种敏感且实用的方法.
- 这种技术使FRP复合材料的分散,加工和机械性能之间的定性相关性成为可能.
- 开发的拉曼成像方法为FRP复合材料研究社区提供了重要的实用性.
