北航:多尺度界面交联异相薄片增强氧化石墨烯块体材料

成果简介

本文,北京航空航天大学郭林教授、董雷霆教授团队、北京大学Xuliang Deng等研究人员在《Nature Materials》期刊发表名为“Graphene oxide bulk material reinforced by heterophase platelets with multiscale interface crosslinking”的论文,研究报告了一种厘米大小的GO/MnO2基层状 (GML) 块状材料,它模仿珠光无定形/结晶异相片晶,并在多个尺度上具有高密度交联界面。

具体来说,通过以简单的自下而上方式组装微型构建块来实现这一点。这些结构单元由聚合物基交联剂粘合的纳米级 A/C-LMH/GO 异相增强单元组成。与迄今为止报道的几乎所有GO基块状复合材料相比,所得GML块状材料显示出足够的断裂韧性和强抗冲击性,并实现了更高的弯曲机械性能(强度,218.4 ± 11.2 MPa)。作者还进行了多级模拟,解释了材料增强的强度和韧性特性。

图文导读

北航:多尺度界面交联异相薄片增强氧化石墨烯块体材料

图1:具有无定形/结晶异相薄片和多尺度交联界面的 GML 块状材料的设计和组装示意图。

北航:多尺度界面交联异相薄片增强氧化石墨烯块体材料

图2:异相结构单元、典型纳米复合薄膜和GML块状材料的表征。

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图3:层状纳米复合薄膜的机械性能。

北航:多尺度界面交联异相薄片增强氧化石墨烯块体材料

图4:GML散装材料的机械性能、尖锐接触压痕、残余应力场和微裂纹偏转/裂纹桥接

北航:多尺度界面交联异相薄片增强氧化石墨烯块体材料

图5:MD和FE模型模拟的多尺度作用的多种增强机制、抗冲击性能和力学性能比较。

文献:

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01292-4#author-information

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