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未来土木科技研究院赖远明院士团队在复合材料领域顶级期刊《Composites Part B: Engineering》发表重要研究成果

日期:2026年08月21日 11:04 作者:未来土木科技研究院 来源:未来土木科技研究院 点击率:

近日,重庆交通大学未来土木科技研究院赖远明院士团队青年教师梁特,在复合材料领域国际顶级期刊《Composites Part B: Engineering》(SCI中科院1区TOP,IF=14.0)发表了题为“Multiscale interfacial mechanisms of polydopamine/graphene oxide functionalized polyethylene fibers for enhancing the strength–ductility synergy of ECC”的研究成果。

针对工程水泥基复合材料(ECC)中纤维/基体界面黏结不足、界面应力传递效率有限以及强度与延性难以协同提升等问题,研究团队提出了基于聚多巴胺(PDA)与氧化石墨烯(GO)协同作用的温和分级界面功能化策略,在PE纤维表面构筑PDA/GO复合功能层,并构建了涵盖宏观力学性能、微观结构演化以及原子尺度相互作用的多尺度研究体系,系统揭示PDA/GO功能化纤维调控ECC强度—延性协同提升的跨尺度作用机制。

结果表明,PDA/GO复合改性显著提高了PE纤维的表面润湿性、粗糙度和界面活性,并促进纤维/基体界面过渡区(ITZ)水化产物生成与结构致密化。在宏观尺度:与未改性PE-ECC相比,PDA/GO改性纤维ECC的极限抗拉强度、极限拉伸应变和裂缝数量分别提高49.64%、19.72%和23.08%,平均裂缝间距降低18.91%;在微观尺度:单纤维拉拔试验进一步表明,其界面黏结强度提高62.10%,实现了界面承载能力与纤维稳定滑移能力的协同提升,显著改善ECC多缝开裂和应变硬化性能;在纳观尺度:从原子层面揭示了上述性能提升的内在机制,随着PDA/GO复合层的引入,界面耗能模式由原始PE界面以物理摩擦为主,逐步转变为物理摩擦与氢键、静电作用及Ca–O配位动态断裂—重构共同参与的协同耗能机制,有效提高了界面拉拔阻力、能量耗散能力和长程滑移稳定性。

近年来,梁特老师围绕极端环境下混凝土结构/界面多尺度演化机制、纤维/纳米材料增韧设计、水泥与混凝土分子动力学模拟等方面开展了系列研究工作,在Cement and Concrete Research、Composites Part B、Construction and Building Materials、Journal of Building Engineering、材料导报等国内外期刊发表多篇相关学术论文。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.114027

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编辑:刘玉峰

审核人:叶勇 徐洁