采用靜電自組裝法制備了氧化石墨烯包覆針狀羥基氧化鐵的復合納米粒子（GO@FeOOH）,借助磁場使其在環(huán)氧樹脂（EP）中發(fā)生取向,進而顯著增強EP的斷裂韌性。分別用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電鏡及振動磁強計等對納米粒子進行了表征,通過三點彎曲試驗評估了EP/GO@FeOOH復合材料的臨界應力強度因子(K_IC),采用SEM分析了GO@FeOOH的增韌機理。實驗結果表明:通過靜電自組裝,GO成功包覆在FeOOH表面,而非FeOOH負載在GO上。GO@FeOOH直徑和長度分別為100 nm、1 μm左右,飽和磁化強度7.18 emu/g,在0.09 T的磁場下能夠被取向。在磁場誘導下,EP/GO@FeOOH（0.5%含量）的K_IC提高最顯著,達到了3.2 MPa·m^1/2,分別比EP和無磁場誘導的EP/GO@FeOOH提高了140%和70.6%,同時GO和FeOOH表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應。該復合材料的增韌機理主要包括粒子的拔出、脫粘以及裂紋偏轉和基體的局部塑性形變等形式。

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【部分圖文】：

圖2 納米粒子的XRD譜圖

圖2為FeOOH及GO@FeOOH復合粒子的XRD譜圖。如圖2所示,在制得的FeOOH對應的譜圖上,2θ角為14.14°,27.08°,36.34°,46.86°,52.81°,60.72°處的衍射峰與標準卡(PDF#08–0098)中γ–FeOOH的(020),(120),(0....

圖3 納米粒子的磁滯回線

圖3為FeOOH及GO@FeOOH的磁滯回線圖。從圖中可以看到,γ–FeOOH和GO@FeOOH的飽和磁化強度分別為9.13emu/g,7.18emu/g,矯頑力幾乎為零,這表明這兩種粒子在室溫下都呈現(xiàn)超順磁行為,能夠對較弱磁場產(chǎn)生響應。由于GO的飽和磁化強度較低,二者飽和磁....

圖1 實驗制備流程圖

采用液相沉積–空氣氧化法合成得到γ–FeOOH納米粒子[11,13],采用改進的hummer法[14]獲得GO,利用靜電自組裝技術制備GO@FeOOH納米粒子[12],制備流程及原理如圖1所示,典型步驟:取2gγ–FeOOH投入100mL去離子水中,超聲分散15min,然....

圖4 納米粒子的SEM圖

圖4為FeOOH以及GO@FeOOH的SEM圖,從圖4a可以看出,FeOOH為明顯的針狀結構,直徑在100nm左右、長度在1μm左右,表面輪廓清晰且較粗糙,有較多顆粒狀物質附著在表面,這可能是結晶過程中形成的雜晶[13]。圖4b所示的GO@FeOOH較FeOOH發(fā)生了明顯變化....

本文編號：4012708