研究目的
利用拉曼光谱和成像技术研究表面改性氧化石墨烯(mGO)在纤维增强聚合物(FRP)复合材料中的分散性。
研究成果
拉曼光谱与成像技术是可视化FRP复合材料中纳米填料的强大手段,传统方法在此面临挑战。入射波长的选择对mGO团聚体的检测灵敏度至关重要,为避免纤维荧光效应需采用更短波长。该方法能清晰呈现层间及层内区域(包括表面及亚表面)的纳米填料微观结构,为复合材料与聚合物领域研究提供宝贵见解。
研究不足
拉曼光谱对mGO团聚体的灵敏度取决于入射激光波长,为避免玻璃纤维的荧光干扰需采用较低波长,但这可能会牺牲检测灵敏度。由于树脂中mGO团聚体的深度、团聚体尺寸与厚度以及激光穿透深度等因素影响,定量浓度计算或精确测定团聚体深度均存在困难。
1:实验设计与方法选择:
采用拉曼光谱和成像技术研究玻璃微纤维增强与未增强的不饱和聚酯(UP)树脂复合材料中mGO的分散情况。通过对比同一样品区域的透射电镜(TEM)与拉曼图谱验证方法有效性。
2:样品选择与数据来源:
样品包含低负载量mGO(约0.04 wt%)的聚合物纳米复合材料及含E玻纤织物的FRP复合材料。
3:04 wt%)的聚合物纳米复合材料及含E玻纤织物的FRP复合材料。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括显微拉曼光谱仪(Renishaw inVia)、透射电镜(FEI Titan 80-300分析型电镜)和扫描电镜(JEOL 6700场发射扫描电镜)。材料包括氧化石墨烯(GO)浆料、十二胺、异丙醇(IPA)、UP树脂(Aropol 8422)及E玻纤机织粗纱布。
4:实验流程与操作步骤:
合成mGO并分散于UP树脂中,采用手糊工艺制备FRP复合材料,在常温环境下使用三种激光激发波长(514.5 nm/632.8 nm/785 nm)进行拉曼图谱分析。
5:5 nm/8 nm/785 nm)进行拉曼图谱分析。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:利用Renishaw Wire软件对图谱进行降噪和背景扣除,通过mGO特征峰与UP树脂特征峰的强度比识别mGO团聚体。
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获取完整内容-
TEM
Titan 80-300 Analytical TEM
FEI
Used for TEM characterization of mGO nanoplates and agglomerates embedded in UP resin.
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SEM
6700 field-emission scanning electron microscope
JEOL
Used for analyzing the fracture surfaces of mGO-containing FRP composites.
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programmable oven
Heratherm
Thermo Fisher Scientific
Used for curing processes of nanocomposite plaques.
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micro-Raman spectrometer
inVia Raman
Renishaw
Used for Raman spectroscopy and imaging to investigate the dispersion of mGO in UP resin composites.
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