纳米工程化界面层通过溶胶-凝胶路线增强玄武岩纤维/环氧复合材料的吸湿热耐久性

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玄武岩纤维（BF）增强聚合物复合材料因其界面粘结性差和易受吸湿热降解影响，其力学性能和耐久性受到严重制约，尽管玄武岩纤维具有独特的可持续性特征。本研究通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）和四乙基硅酸酯（TEOS）的协同溶胶-凝胶工艺，在玄武岩纤维表面制备了纳米结构有机-无机杂化界面层。优化的1:1前驱体摩尔比在纤维表面接枝了约10 nm的纳米颗粒致密涂层，该涂层提供了最大化的反应性氨基用于与环氧基体的共价键合、增强的表面粗糙度用于机械互锁，以及能够降低吸水率和水分扩散系数的疏水屏障。因此，AT11-BF/环氧复合材料的初始短梁剪切强度相比原始玄武岩纤维复合材料提高了28.3%。值得注意的是，改性复合材料表现出优异的吸湿热耐久性，在70°C水中老化30天后，短梁剪切强度保留率超过90%。本研究提出了一种界面层工程策略，用于制备适用于苛刻工作条件的耐久、高性能聚合物复合材料。

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