美国弗吉尼亚大学Xiaodong Li课题组--使用石墨烯定制纳米复合材料界面以实现高强度和高韧性

纳米复合材料中的纳米填料增强效果通常远远低于理论预测值，这主要是由于纳米填料与基体之间界面相互作用较差所致。在这里，我们报道了石墨烯包裹的B4C-纳米线(B4C-NWs@石墨烯)，增强了纳米线在基体中的高度分散和高的纳米线-基体键合。体积为0.2%的B4C-NWs@石墨烯增强环氧复合材料，在强度(144.2 MPa)、弹性模量(3.5 GPa)和延展性(15%)方面都同时得到了提高。用石墨烯定制复合材料界面可以有效利用纳米填料，从而使载荷传递效率提高两倍。分子动力学模拟解锁了剪切混合石墨烯/纳米线的自组装机制。这种低成本而有效的技术为改善纳米复合材料界面，提高负载转移效率提供了前所未有的机会，并为开发强韧的纳米复合材料开辟了一条新途径。

Fig. 1. B4C-NWs@石墨烯的合成步骤示意图。

Fig. 2. 通过剪切混合在稀水中合成纳米填料。

Fig. 3. B4C-NWs@石墨烯表征。

Fig. 4. B4C-NWs@石墨烯的增强作用。

Fig. 5. B4C-NWs@石墨烯复合材料的机械性能。

Fig. 6. 纳米填料相互作用的MD模拟。

相关研究成果于2020年由美国弗吉尼亚大学Xiaodong Li课题组，发表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.aba7016)上。原文：Tailoring nanocomposite interfaces with graphene to achieve high strength and toughness。