氧化石墨烯包覆羟基氧化铁协同增强环氧树脂的断裂韧性

发布时间：2024-11-27 21:25

　　 采用静电自组装法制备了氧化石墨烯包覆针状羟基氧化铁的复合纳米粒子（GO@FeOOH）,借助磁场使其在环氧树脂（EP）中发生取向,进而显著增强EP的断裂韧性。分别用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电镜及振动磁强计等对纳米粒子进行了表征,通过三点弯曲试验评估了EP/GO@FeOOH复合材料的临界应力强度因子(K_IC),采用SEM分析了GO@FeOOH的增韧机理。实验结果表明:通过静电自组装,GO成功包覆在FeOOH表面,而非FeOOH负载在GO上。GO@FeOOH直径和长度分别为100 nm、1 μm左右,饱和磁化强度7.18 emu/g,在0.09 T的磁场下能够被取向。在磁场诱导下,EP/GO@FeOOH（0.5%含量）的K_IC提高最显著,达到了3.2 MPa·m^1/2,分别比EP和无磁场诱导的EP/GO@FeOOH提高了140%和70.6%,同时GO和FeOOH表现出明显的协同效应。该复合材料的增韧机理主要包括粒子的拔出、脱粘以及裂纹偏转和基体的局部塑性形变等形式。

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【部分图文】：

图2 纳米粒子的XRD谱图

图2为FeOOH及GO@FeOOH复合粒子的XRD谱图。如图2所示,在制得的FeOOH对应的谱图上,2θ角为14.14°,27.08°,36.34°,46.86°,52.81°,60.72°处的衍射峰与标准卡(PDF#08–0098)中γ–FeOOH的(020),(120),(0....

图3 纳米粒子的磁滞回线

图3为FeOOH及GO@FeOOH的磁滞回线图。从图中可以看到,γ–FeOOH和GO@FeOOH的饱和磁化强度分别为9.13emu/g,7.18emu/g,矫顽力几乎为零,这表明这两种粒子在室温下都呈现超顺磁行为,能够对较弱磁场产生响应。由于GO的饱和磁化强度较低,二者饱和磁....

图1 实验制备流程图

采用液相沉积–空气氧化法合成得到γ–FeOOH纳米粒子[11,13],采用改进的hummer法[14]获得GO,利用静电自组装技术制备GO@FeOOH纳米粒子[12],制备流程及原理如图1所示,典型步骤:取2gγ–FeOOH投入100mL去离子水中,超声分散15min,然....

图4 纳米粒子的SEM图

图4为FeOOH以及GO@FeOOH的SEM图,从图4a可以看出,FeOOH为明显的针状结构,直径在100nm左右、长度在1μm左右,表面轮廓清晰且较粗糙,有较多颗粒状物质附着在表面,这可能是结晶过程中形成的杂晶[13]。图4b所示的GO@FeOOH较FeOOH发生了明显变化....

本文编号：4012708