氧化石墨烯纳米片对聚合物纳米复合材料混合模式I/II/III断裂韧性的影响

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本文研究了氧化石墨烯（GO）纳米片对环氧树脂纳米复合材料断裂性能的改善作用。采用紧凑拉剪试样（CTS）制备了填料含量分别为0、0.25和0.5 wt.%的环氧/GO样品。通过Arcan夹具和面外夹具的配合使用，以及改变加载角度，实现了断裂模式I/II/III的全组合加载，以评估纳米填料对断裂韧性的影响。研究结果表明，在所有情况下，GO的加入都显著提高了样品的断裂韧性。当添加0.25% GO时效果最佳，在混合模式I/II和纯模式III加载条件下，环氧树脂体系的断裂韧性分别提高了69%和65%。扫描电子显微镜（SEM）微观结构分析表明GO有效阻止了裂纹在复合材料中的扩展。基于SEM图像，详细阐述了GO添加引起的断裂机制，包括裂纹偏转、桥接和次生裂纹等现象。研究表明，GO能够为环氧树脂提供有效的断裂韧性增强，是环氧基纳米复合材料中高效的填料。

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