澳大利亚莫纳什大学--石墨烯基修饰纤维界面增强水泥基复合材料的强度和韧性

对于大多数结构材料，获得高强度和高韧性都是必不可少的，然而，这些属性通常是互斥的。为解决聚乙烯醇（PVA）纤维增强水泥复合材料（FRCC）的强度和韧性之间的冲突，这里，在FRCC中引入了相对较弱的界面，即通过在PVA纤维表面上涂覆氧化的石墨烯纳米片（OGN），以增强纤维附近的水泥基。OGNs之间的滑动引入了弱界面，而通过OGN与水泥之间的强相互作用，导致纤维附近的水泥基更加致密化。结果，这种OGNs涂覆层同时提高了PVA FRCC的拉伸强度（32.0％）和韧性（10.0％）。进一步研究表明，OGN层的氧化程度显著影响他们之间的相互作用。使用L-抗坏血酸对OGN分别进行还原1分钟和60分钟，界面剪切强度分别降低了18.6％和21.7％。相应地，纤维附近的水泥基的孔隙率大大增加，刚度也明显降低。

Figure 1. GO和rGO涂敷PVA纤维的过程示意图：（a）原始PVA纤维，（b）邻苯二酚和多胺改性的PVA纤维，（c）GO涂敷的PVA纤维和（d）rGO涂敷的PVA纤维。

Figure 2.（a）邻苯二酚和多胺改性PVA纤维的表面粗糙度根光纤，（b）GO@PVA，以及（c）GO涂敷和非涂敷区域之间边界的原子力显微镜测量的表面粗糙度。

Figure 3. （a）PVA，（b）GO@PVA，（c）rGO1@PVA和（d）rGO2@PVA的拉出纤维末端的表面形态。（e）PVA，（f）GO@PVA，（g）rGO1@PVA和（h）rGO2@PVA 拔出后中部的SEM图像。

Figure 4. PVA/水泥经过（a）7天和（b）28天固化后的ITZ的BSE图像。5个样品经（c）7天和（d）28天固化后的孔径尺寸分布情况。

该研究工作由澳大利亚莫纳什大学Ezzatollah Shamsaei联合Wenhui Duan课题组于2020年发表在Carbon期刊上。原文：Graphene-based modification on the interface in fibre reinforced cementitious composites for improving both strength and toughness。