氧化石墨烯（GO）正在被考慮用于改善環氧樹脂-混凝土界面的粘合性能，這對于提高嵌入混凝土結構的纖維增強聚合物（FRP）的耐久性和可持續性具有重要意義。GO納米材料對環氧樹脂混凝土界面粘結性能的實質性提高在很大程度上依賴于界面區域GO插入的最佳設計，這種操作需要全面了解GO改性前后環氧樹脂混凝土界面的界面附著力。在此，使用分子動力學模擬研究了具有及不具有GO改性的環氧樹脂-水化硅酸鈣（CSH）界面的粘合性能。值得注意的是，粘附在GO薄片上的環氧樹脂比直接粘附在CSH表面上的環氧樹脂具有更好的抗拉性能，這表明GO改性后粘合性得到改善。除了在GO的環氧樹脂和含氧官能團之間形成的氫鍵連接之外，環氧樹脂和石墨烯片之間的高相互作用在環氧樹脂-GO界面處主導優異的性能。
圖1. (a)GO改性的環氧樹脂分子、(b)使用GO改性的環氧樹脂作為粘結劑的FRP-混凝土界面和(c)環氧樹脂-混凝土界面和環氧樹脂-GO-CSH界面的示意圖。
圖2. （a）交聯環氧樹脂分子、（b）GO片和（c）CSH基底的原子結構。（d）環氧樹脂-CSH界面和（e）環氧樹脂-GO-CSH界面的微觀示意圖（模擬快照取自界面模型的平衡狀態）
圖3. 環氧樹脂-CSH界面和環氧樹脂-GO-CSH界面的力-位移曲線。
圖4. （a）環氧樹脂-CSH系統和（b）環氧樹脂-GO-CSH系統中環氧樹脂分子的密度等值線圖。
圖5. 環氧樹脂-CSH系統：（a）具有相應六個階段的力-位移曲線；（b）環氧樹脂分子質心（COM）的動態演化；（c）環氧樹脂分子與CSH基底接觸的均質等離子體，以及（d）相應階段的模擬快照。
圖6. 環氧樹脂-GO-CSH系統：（a）具有相應六個階段的力-位移曲線，（b）環氧樹脂分子質心（COM）的動態演化，（c）環氧樹脂分子與CSH基底接觸的均質等離子體，以及（d）相應階段的模擬快照。
圖7. 絲狀失效階段環氧樹脂-GO-CSH系統的模擬快照。
圖8. （a） 環氧樹脂-CSH和環氧樹脂-GO的相互作用能；（b）各組分（石墨烯片和含氧官能團）對環氧樹脂-GO相互作用能的貢獻。
圖9. （a）H
GO-O
epoxy對和（b）O
GO-H
epoxy對的徑向分布函數。（c）SMD模擬期間環氧樹脂分子和GO薄片之間氫鍵的動態數量。
圖10. （a）C
GO-H
epoxy對、（b）C
GO-O
epoxy對和（c）C
GO-C
epoxy對的徑向分布函數。
相關研究成果由青島理工大學土木工程系侯東帥課題組于2021年發表在Applied Surface Science(https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150896)上。原文：Enhancing interfacial bonding between epoxy and CSH using graphene oxide: An atomistic investigation。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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