研究目的
研究环氧树脂/埃洛石纳米管/醋酸丁酸纤维素复合材料的可逆自修复性能,以保持光学透明性并修复机械损伤。
研究成果
研究表明,含1.0体积分数HNTs和3.0体积分数CAB的环氧/HNTs/CAB复合材料具有最佳的机械耐久性、光学透明性、自修复和自清洁性能。通过加热使CAB迁移实现修复,可恢复表面粗糙度、力学参数和透明度。采用不同分子量的CAB可调控修复温度。该方法为开发具有更长使用寿命和更优性能的多功能材料提供了有效途径。
研究不足
该研究仅限于特定的复合材料配方(环氧树脂/埃洛石纳米管/醋酸丁酸纤维素),可能无法推广至其他材料。自修复需要高温条件,在常温环境下可能受限。醋酸丁酸纤维素浓度超过3.0体积百分比会降低机械性能。本研究聚焦于薄膜涂层,未涉及向块体材料的规?;τ?。
1:实验设计与方法选择:
本研究制备了不同浓度的三元复合混合物(环氧树脂、埃洛石纳米管HNTs和醋酸丁酸纤维素CAB)。检测方法包括:差示扫描量热法(DSC)用于热分析,纳米压痕与纳米划痕测试机械性能,落砂与Taber磨耗测试诱导损伤,原子力显微镜(AFM)进行表面表征。通过加热至玻璃化转变温度以上实现自修复。
2:样本选择与数据来源:
样本制备采用HNT浓度最高1.0 vol%及CAB浓度1.5-24.0 vol%。数据采集自力学测试、光学测量及表面分析。
3:0 vol%及CAB浓度5-0 vol%。数据采集自力学测试、光学测量及表面分析。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包含DSC(TA仪器Q20)、纳米压痕仪(Hysitron公司)、AFM(Dimension 3100)、落砂测试装置、Taber磨耗仪、拉伸试验机(Q800, TA仪器)、轮廓仪(DektakXT-A)、紫外-可见分光光度计(Lambda 1050)及接触角测量仪(Ramé-Hart 590型)。材料包括环氧树脂142-112、Applied Materials公司的埃洛石纳米管、丙酮,以及Sigma Aldrich和Fisher Scientific公司的CAB。
4:0)、纳米压痕仪(Hysitron公司)、AFM(Dimension 3100)、落砂测试装置、Taber磨耗仪、拉伸试验机(Q800, TA仪器)、轮廓仪(DektakXT-A)、紫外-可见分光光度计(Lambda 1050)及接触角测量仪(Ramé-Hart 590型)。材料包括环氧树脂142-Applied Materials公司的埃洛石纳米管、丙酮,以及Sigma Aldrich和Fisher Scientific公司的CAB。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:涂层通过喷涂与紫外固化制备?;邓鹕送ü擅谆邸⒙渖安馐约癟aber磨耗诱导。修复采用50-120°C烤箱加热不同时长实现。分别在损伤前、后及修复后测量性能参数。
5:数据分析方法:
使用Gwyddion软件处理AFM数据,统计方法分析力学与光学性能。修复效率基于粗糙度变化及力学参数恢复值计算。
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UV-Vis Spectrometer
Lambda 1050
PerkinElmer
Measuring optical transmittance and reflectance
-
Differential Scanning Calorimetry
Q20
TA Instruments
Measuring thermal transition temperatures of materials
-
Nanoindenter
TriboIndentator
Hysitron Inc.
Measuring modulus and hardness via nanoindentation and nanoscratching
-
Atomic Force Microscopy
Dimension 3100
Digital Instruments Vecco Metrology Group
Imaging surface morphology and topography
-
Taber Abrasion Tester
Inducing surface damage via abrasion tests
-
Goniometer
590
Ramé-Hart
Measuring water contact angles and roll-off angles
-
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