基于纤维素纳米纤维/聚多巴胺的"和粘土"的结构设计及其界面应力消散机制
Dongliang Wu1, Yuxuan Xing1, Lei Liu1
1School of Materials Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, 266590 Qingdao, China.
International journal of biological macromolecules
|November 25, 2024
概括
碳纤维 (CF) 上的纤维素纳米纤维 (CNF) 和聚多巴胺 (PDA) 涂层增强了复合材料的强度. 这种新的接口设计显著提高了纤维和复合材料的机械性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 复合材料 复合材料 复合材料
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 纤维素纳米纤维 (CNF) 被广泛用于增强复合材料的机械性能.
- 在结构设计和接口组件中,CNF的作用仍未得到充分研究.
- 优化纤维和矩阵之间的接口对于先进的复合材料至关重要.
研究的目的:
- 研究使用CNF和多多巴胺 (PDA) 作为碳纤维 (CF) 表面的自组装涂层.
- 探索这些涂料对CF/环氧树脂复合材料的界面性能和机械性能的影响.
- 为改善复合材料机械性能提供对表面结构设计的见解.
主要方法:
- 在CF表面上自组装CNF和PDA,灵感来自"草和粘土"建筑.
- 利用共价结合和非共价相互作用来形成涂层.
- 描述修改后的CF表面特性 (表面积,粗度,极性) 和界面层.
主要成果:
- PDA/CNF涂层在CF表面上创造了一个宽而柔和的界面层.
- 修改CF的单丝拉伸强度 (TS) 增加了13.44%.
- CF/环氧树脂复合材料的间层切割强度 (ILSS) 增加了31.88%.
结论:
- PDA/CNF自组装涂层有效调节CF/环氧树脂接口.
- 表面结构设计和接口调制是提高复合材料机械性能的可行策略.
- 这种方法为开发高性能复合材料提供了一个有前途的方法.
