二元协同增强、增韧仿珍珠母层状氧化石墨烯/海藻酸钠(GO/SA)复合薄膜材料的构建  

Construction of binary synergy strengthening and toughening bio-inspired nacre-like graphene oxide/sodium alginate composite paper

作　　者：陈科[1,2] 岳永海[1,2] 郭林[1,2] 

机构地区：[1]北京航空航天大学化学与环境学院,北京100191 [2]北京航空航天大学仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室,北京100191

出　　处：《中国科技论文》2016年第10期1151-1155,共5页China Sciencepaper

基　　金：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20131102120053)

摘　　要：为了构建兼具高强度、高韧性的优秀力学性能的结构材料,通过引入硬质的氧化石墨烯片（GO）和软质的海藻酸钠盐（SA）大分子生物共聚物,基于氢键、范德华力等分子间作用力,形成GO/SA异质结构单元,采用真空抽滤法制备了仿珍珠母层状结构的GO/SA复合薄膜材料。测试结果表明：由于系统增强增韧机制的作用,该薄膜呈现出了非常优异的力学性能,实现了高强度（σ=（272.3±13.9）MPa）和高韧性（W=（18.1±0.6）MJ/m3）的有机结合,其拉伸强度是天然贝壳材料（σ=80~135MPa）的2~3倍,断裂韧性是贝壳材料的8~10倍。To construct the structural material with superior mechanical properties such as high strength and high toughness,the nacre-like composite paper is successfully synthesized based on hybrid graphene oxide（GO）/sodium alginate（SA）building blocksusing vacuum filtration method.The mechanical property of the nacre-like composite paper is evaluated in the environment.And aperfect combination of high strength（σ = 272.3 ± 13.9 MPa）and toughness（W =18.1 ± 0.6 MJ/m3）in natural environment（25 ℃,15 % RH）can be achieved mainly due to synergistic strengthening/toughening enhancement from the GO/SA hybrids,which can reach 2-3times and 8-10 times of corresponding properties of the natural nacre materials,respectively.

关 键 词：仿生 人造贝壳 机械性能 二元协同 石墨烯 海藻酸钠 

分 类 号：TB383.2[一般工业技术—材料科学与工程]