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

摘要

cqvip: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(KIC),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、1μm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KIC提高最显著,达到了3.2 MPa·m1/2,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。