纳米粒子掺杂和纤维层排列对黄麻/剑麻/玻纤复合材料层板的影响

摘要整理

本研究探究了由黄麻、剑麻和玻璃纤维组成的混杂复合材料的力学和热学特性，通过改变纳米石墨烯纳米粒子和多壁碳纳米管（MWCNTs）的掺杂比例进行强化。将不同含量的纳米填料加入复合材料样品中，进行拉伸强度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度、吸水性和热稳定性测试。拉伸和弯曲试验评估了力学性能，断裂韧性和显微硬度测量了抗裂纹扩展和表面变形能力。吸水性试验表明，随着纳米石墨烯和MWCNTs含量的增加，吸水量显著降低，表明疏水性增强，在潮湿环境中耐久性提高。通过热重分析（TGA）分析了热稳定性和降解行为，结果表明MWCNTs的加入对热阻有正向影响。当MWCNTs掺杂量为2 wt.%、纳米石墨烯为3 wt.%时，复合材料获得最优的力学和热学性能。这些改进充分证明，用纳米石墨烯和MWCNTs强化天然纤维混杂复合材料能显著提升其强度、防潮性和热稳定性。利用黄麻和剑麻等天然资源支持可持续发展，为合成材料提供生态友好型替代品。因此，这类复合材料在先进工程应用中具有广阔前景，特别是在需要增强耐久性和环境暴露抗性的领域，可作为传统结构材料的可持续高性能替代方案。

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