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磁场作用下氧化石墨烯包覆羟基氧化铁增强碳纤维

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  背景介绍   碳纤维增强复合材料(CFRP)由于其具有高比模量、高比强度等特点被广泛应用于诸多领域。由多层碳纤维布浸渍环氧树脂并经模压固化制成的层合板,在纤维层间的环氧树脂(EP)基体韧性较低,成为承载的薄弱点,在使用过程中易出现层间失效现象,因此改善复合材料的层间断裂韧性研究具有十分重要的意义。   目前,常见的增韧方法有基体增韧、纤维表面改性、层间插层膜增韧等方法,其中,纳米粒子改性是基体增韧的常用方法,这主要归因于纳米粒子具有增韧效率高且对加工性能影响小的优点。近年来,碳纳米管(CNTs)、氧化石墨烯(GO)、石墨烯、石墨烯纳米片等碳系新材料已成为该研究领域的热门增韧纳米粒子,而几何不对称性的碳纳米材料在电场或磁场等外场作用下发生取向后还能更加显著地提升增韧效果。   本工作利用针状FeOOH纳米粒子和氧化石墨烯(GO)两种粒子杂化协同增韧的策略,通过静电自组装技术制备了GO包覆 FeOOH 复合粒子(GO@FeOOH),然后利用钕铁硼磁铁构建的磁场(0.12 T),研究了该复合粒子在磁场诱导下对碳纤维复合材料(CF/EP)层合板的I型层间断裂韧性(GIC)的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对样品断裂形貌分析,探讨了其增韧机理。磁场诱导GO@FeOOH/CF/EP (MF)复合材料的制备流程图如下图所示。   磁场诱导GO@FeOOH/CF/EP (MF)复合材料的制备流程图   2
  主要创新点   (1)通过静电自组装技术制备了GO包覆针状γ-FeOOH的新型复合纳米粒子GO@FeOOH。   (2)GO@FeOOH对CF/EP复合材料的层间断裂韧性具有良好的增强作用,且磁场诱导取向后的增韧效果能够获得进一步的提升,并探讨了其增韧机理。   3
  主要研究结果   从下图可以看到,在FeOOH和GO的谱图上都出现了各自的特征峰,通过对比发现,GO@FeOOH 的谱图上,在相同位置出现了GO的G峰,但D峰与FeOOH的特征峰部分重合,表明了GO和FeOOH的存在。   FeOOH、GO 及 GO@FeOOH 的拉曼谱图   下图(a)可以看出,FeOOH为典型的针状结构,直径在100 nm左右,长度在0.5 1 μm范围。相比较之下   下图(b)中GO@FeOOH仍然呈明显的针状结构,但其轮廓模糊且表面明显被某种物质紧密包裹着。   结合上述拉曼光谱分析,可以判断该包裹物质无疑是GO,进一步表明成功制备了GO 包覆FeOOH的复合粒子GO@FeOOH。   SEM 图 (a)FeOOH;(b)GO@FeOOH   下图为3种复合材料试样的典型载荷-加载点位移曲线和GIC随裂纹增长的变化曲线 以及G IC 对比图。   由下图(a)可见,相较于CF/EP,GO@FeOOH/CF/EP的最大载荷明显升高,施加磁场诱导后又进一步显著升高,表明 GO@FeOOH和磁场诱导对阻止裂纹生长发挥了明显的积极作用,尤其是磁场诱导的作用更加显著。   由下图(b)可见,虚线矩形框区域中每条曲线的第一个G IC 数据点对应其初始裂纹G IC,init ,随后 G IC 均略有升高并趋于稳定,对应其裂纹扩展GIC,prop。纳米粒子的加入没有改变裂纹稳定扩展的特性,没有出现陡然下降现象,这表明纳米粒子在基体中分散良好,没有引起局部应力集中。   由下图(c)可见,GO@FeOOH 增强比未增强 CF/EP复合材料的GIC,init和G IC,prop 分别提高了32.5%和44.9%,而在磁场诱导后进一步获得了更加显著的增韧效果,G IC,init 和G IC,prop 相较于CF/EP 分别提高了112.6%、93.9%。   3种复合材料试样的典型载荷   加载点位移曲线(a)   G IC 随裂纹增长的变化曲线(b)   G IC 对比图(c)   由下图 (a)可见,CF/EP 复合材料表现为典型的脆性断裂特征,主要的失效形式包括树脂的断裂破坏、碳纤维从基体树脂脱粘。   由下图(b)和(d)可见,GO@FeOOH增韧复合材料的断面的粗糙度显著提高,主要表现为基体的不规则破坏以及断面参差不齐等特征,反映了在裂纹扩展中 GO@FeOOH实现了对基体的有效增韧。   由下图(c)可见,无磁场诱导下GO@FeOOH在基体中虽然呈局部聚集,但是彼此又隔离,并被基体有效浸润,粒子与EP有良好的亲和性,自身没有严重的团聚。   由下图(e)可见,经过磁场诱导后,如圆圈所指,多数GO@FeOOH指向面外,这显然是由磁场诱导引起的,表现为沿磁场方向的面外取向为主的分布,这些粒子基本垂直于裂纹生长方向,相比其他任意方向的粒子能更加有效地阻止裂纹的扩展,在裂纹经过时粒子以拔断为主,能够耗散更多的断裂能,因此能取得显著的增韧效果。另外,也可以看到粒子的脱粘和少量的拔出以及周围局部基体塑性形变等增韧机理。   不同复合材料的Ⅰ型层间断裂面的 SEM 图   由下图(a)可见,在无磁场诱导下,GO@FeOOH在基体中自由分布,与裂纹生长方向的夹角呈随机值;   如下图(b)所示,在磁场诱导下,GO@FeOOH发生取向,主要沿着垂直于裂纹扩展方向优先定向排列。扩展的裂纹贯穿基体时受到来自 GO@FeOOH的阻力,导致扩展路径上GO@FeOOH 发生不同的失效模式。   如下图(c)所示,可归纳为5种可能的失效模式:(1)复合粒子整体断裂;(2)GO断裂、FeOOH拔出;(3)复合粒子整体拔出;(4)复合粒子整体脱粘;(5)GO断裂、FeOOH 脱粘。以上5种模式均可能真实发生,且以多种模式混合发生,具体应主要取决于GO与基体、FeOOH 的界面相互作用。   GO@FeOOH 对 EP 基体断裂韧性的增强机理示意图   4
  结论   (1) 通过静电自组装技术制备了GO包覆针状γ-FeOOH的复合纳米粒子GO@FeOOH,该粒子的直径在100 nm左右,长度在0.5 1 μm范围,并进一步制备了磁场诱导复合材料层合板,粒子在基体中分散性以及与基体的界面粘接作用良好,并发生明显的定向排列。   (2)在GO@FeOOH质量分数为0.5%时,复合材料的裂纹初始G IC,init 和裂纹扩展 G IC,prop ,经过磁场诱导后,其增韧幅度进一步提升,分别达到 112.6%、93.9%,与常见刚性纳米粒子的增韧效果对比,该粒子具有较高的增韧水平。   (3)SEM 分析显示,GO@FeOOH 对层间断裂韧性的增韧机理主要包括粒子的拔断和脱粘及局部基体塑性形变;磁场诱导后粒子大部分沿着垂直于裂纹生长方向定向排列,导致粒子拔断成为主导的增韧机理,从而更加有利于提高层间断裂韧性。

一年又一年岁月清浅,时光无言,一个转身的思绪,匆匆又是一年。新的一年,万物更新,人在成长,丰富了记忆,容颜苍桑。迎来了春光,送走了寒凉。期待中满是祝福,愿望中满是安康。回首这一年,好像什么事一程相遇一程心,一程风雪一程景一程相遇一程心,一程风雪一程景簌簌落雪声,奏出冬日动听乐音,阡陌小径,寒梅初吐蕊。雪舞梅间,牵动回忆的线,在眼前纷飞。那些泛黄的往事,随雪花一同弥漫。沿着时光追溯,回望来时路,那些21世纪的21堂课016塔勒布有些人会为了你给予他们的而感激你,有些人会为了你没有给予他们的而怪罪你。Therearethosewhowillthankyouforwhatyougavethemandot谁是射手和农场主?两个假说射手假说有一名神枪手,在一个靶子上每隔10厘米打一个洞,于是靶上生存的二维智能生物中的一个科学家经过实践考察,发现了一个伟大的定律宇宙每隔10厘米必然会有一个洞,于是这群靶宇宙终结者?不要错怪它,黑洞也孕育新星周一知古通今周二牧夫专栏周三太空探索周四观测指南周五深空探测周六茶余星话周日视频天象原作AndresGianopoulos翻译张瀚之校译牧夫校对组编排刘文慧后台库特莉亚芙卡董腾晨李地球的水从哪里来?我国最新科研成果为理解生命演化提供新思路图片来源图虫创意地球上的水从哪里来?对于这个问题,众说纷纭。而解开这个谜题,对于理解生命如何出现以及地球内部动力学如何随时间演化至关重要。日前,南开大学物理科学学院博士李含飞副教授时间短促,睡不安稳,多梦易惊?中医这样来调理,助患者恢复房事是很多夫妻都非常重视的问题,它不仅能给双方带来愉悦感,也是增进夫妻感情过程中必不可少的一种行为。除此之外,房事还能反应一个人的身体健康状态,如果在房事中力不从心,时间短促,那就杨元庆采取行动,联想正式官宣文考拉科技馆校对考拉科技馆联想正式官宣,杨元庆,想明白了?科技企业究竟应该走什么路线,什么样的路线才最有前途?想知道这个问题的答案,看看联想与华为就知道了。联想曾是百分百国资控股的建议大家关闭微信的广告推送?知情人说出实情,请相互转告引言现代人的生活有了微信之后,会变得越来越便利,并且现在微信的功能也多种多样,不仅仅可以作为一个和亲人之间相互联络感情的工具,更重要的是微信现在承担了非常重要的第三方支付功能。在微世界上10大最有钱的家族,看看有没有你的家族?10。韩国巨人李氏家族2019年彭博公布亚洲20大富豪家族排行榜,其中三星历史李氏家族资产达285亿美元,排名第五。早在2016年整个集团的收入相当于韩国国民生产总值的25,集团总少年的心懵懂的心少年,在这年轮的轮回里,守着自己纯洁的梦想,望着璀璨的星空,听着自己少年的心的呼唤,奔跑在那广阔无边的原野上,向着未知的远方呐喊。少年,有着青春的容颜,有着憧憬玫瑰花的热情,有着向红米曾经的对手魅蓝终回归,卖699元的它能否助魅族东山再起?手机圈里,有好几对相爱相杀的伙伴。机哥最念念不忘的一对,是红米与魅蓝。(左魅蓝5s,右红米4X)毕竟在六七年前,街头巷尾都能看见它们的身影。普遍处于1000元左右的价格,还有不错的探访金海湾红树林景区,欣赏原始的自然景观,体验传统的赶海模式初次探访金海湾红树林生态区,呈现在眼前的是低矮茂密而又万木葱茏的红树林,极目远眺,在红树林与广阔无垠的海天之间,拥有广袤无垠的秀美沙滩,犹如一条金色的丝带,绵延在绝美的海岸线上,这住酒店如何升级房型?订奢华酒店的小方法?今天和大家分享一些酒店房间升级的小方法。很多人喜欢预定好后,提前和酒店谈心,找各种理由获得确定的升级,但即使有确定的升级往往也会被酒店临时放鸽子。在我看来升级是很佛系的一件事,如果我国唯一建在水上的古镇,至今不通车不修桥,却成为知名旅游景点想象一下,如果你生活在湖水之上,跟陆地没有任何的联系,而且对外没有直达的公路,这种生活环境像不像神话小说里的样子?而今天我们就来介绍我国建在水上的古镇,至今没有通车也没有修建桥梁,菲律宾办理旅行证如何快速办理?旅行证办理好签证如何处理?在菲律宾,如果自己的签证出现了问题,我们首先想到的就是去菲律宾的移民局办理手续。但如果是自己的签证出现了丢失的情况,那么就需要按照相关的流程进行补办,这样才能够确保自己的签证在办理第一次朝鲜旅游,几个地方的景色,让人过目难忘啊人们外出旅游一趟,总要留下几个让人过目难忘的回忆,如果没达到这个效果,那么说明该旅程大致是失败了,当然这和你去什么地方游览也很有关系。而对于朝鲜旅游,很多人会质疑,那里穷山恶水,似放羊的星星夏之星扮演者刘荷娜近照爆出,网友没一个地方像自从中国台湾偶像剧2001年在内地掀起一番浪潮之后,后面的偶像剧真的是一浪接一浪演不停,当然大火的偶像剧也层出不穷,其中2007年播出的放羊的星星就是其中一部剧中男主角是当时33岁世界各地的人们在谷歌地球里发现的5个有趣小秘密谷歌地图在全球拥有大量的用户,事实上,任何人在任何时间都可以通过它从太空看到陆地上的许多景色,它还向我们展示了关于我们从未去过的地方的复杂细节,例如从整个大陆一直到街景中被遗忘的随虎年步步糕升!4款糕点真不错,颇具地方特色,口感独特美味过年了,总是会有很多好吃的,腊肉家禽海鲜水果糖果饼干糍粑糕点等等,特别是糍粑和糕点,每个地方都有自己的特色,不论如何,一年到头了,人们总是会不辞辛苦做出自己爱吃的具有地方特色的美味地大物博的中国,每个地方都会有当地特色的饮品,你喝过几种呢旅行的乐趣就在于吃喝玩乐。不少美妙古怪的特色饮品只有在原产地才能喝到最正宗的味道,不喝不知道,喝了之后总会让你感觉念念不忘。苍山下,洱海边,青梅煮酒论英雄。如此富有古代中国侠义风骨飞人博尔特想来北京看冬奥,这是让我脱胎换骨的地方导读在北京冬奥会开幕之际,牙买加田径运动员八枚奥运金牌获得者尤塞恩博尔特(UsainBolt)在中国日报刊文,表达了他的期待与祝福。他回忆了2008北京奥运会对自己人生的改变,以及
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