石墨烯涂層在多孔材料的骨架上打開了簡單實現高性能復合材料的大門。本研究依托聚多巴胺(PDA)的黏附性能，將PDA改性的還原型氧化石墨烯(PDA-rGO)黏附在泡沫鎳的骨架上，研究其力學性能以及減振和吸聲性能。力學測試結果表明，涂層的存在使材料的壓縮模量和屈服強度分別提高了240%和59%。動態力學分析(DMA)也驗證了動態力學性能的提高。此外，在DMA測試中發現，涂覆了PDA-rGO的泡沫鎳的損耗因子可以達到170%的增長率，并且隨著溫度的升高表現出優異的穩定性，表明在惡劣環境下損耗因子提高的可靠性。振動試驗進一步證實了鍍有PDA-rGO的泡沫鎳具有良好的減振性能。此外，該涂層有效地提高了泡沫鎳的流動阻力和吸聲能力，這一協同作用使降噪系數顯著提高了73.3%。因此，在本研究中，將PDA-rGO粘附在泡沫鎳上，為開發多功能和多用途的泡沫金屬提供了一種有前景的策略
圖1. (a)強黏性貽貝的結構及其具有黏性效應的分泌蛋白;(b)仿貽貝的金屬泡沫涂層:將石墨烯粘附在鎳泡沫骨架上。
圖2. 不同樣品的SEM圖像。
圖3. (a)不同樣品的XPS光譜，(b) Nf/PDA-G-0.5 g/L的PDA-rGO涂層的高分辨率C1s， (c)不同樣品的PDA-rGO涂層的主元素原子比，(d) Nf/PDA-G-1 g/L的表面積的拉曼光譜，(e)未涂覆泡沫鎳和涂覆PDA-rGO的泡沫鎳的熱重分析圖，(f)涂覆和未涂覆泡沫鎳的密度。
圖4. (a)靜壓應力-應變曲線，(b)低應變范圍應力-應變曲線放大圖，(c)壓縮模量和屈服強度;存儲模量作為(d)頻率和(e)溫度的函數;(f-h)力學性能機制增強示意圖和(i)三種變形:彎曲、扭轉和屈曲的SEM圖像。
圖5。(a)準靜態吸收能量能力;損耗因子隨(b)頻率和(c)溫度的變化;(e)低rGO濃度(f)高rGO濃度(d) PDA-rGO-I的能量耗散示意圖和(g) PDA-rGO-II的能量耗散示意圖。
圖6. (a) Nf/PDA-G-0.5 g/L與泡沫鎳的振動衰減曲線比較;(b) Nf/PDA-G-1 g/L vs.泡沫鎳;(c) Nf/PDA-G-2 g/L vs.泡沫鎳;(d)第一階阻尼比。
圖7。泡沫吸聲性能:(a)吸聲系數;(b) NRC和氣流電阻率;(c)吸聲系數增量最大值比較;吸聲增強機理:(d)聲阻效應示意圖和與吸聲增強機理相對應的(e-f) SEM圖像。
相關科研成果由清華大學機械工程系Zhaoye Qin等人于2023年發表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146382）上。原文：Bio-inspired metallic cellular material with extraordinary energy dissipation capability。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146382
轉自《石墨烯研究》公眾號
