記者18日從中國科學院新疆理化技術研究所(以下簡稱新疆理化所)獲悉,該所馬鵬程研究員團隊與香港科技大學段默龍博士團隊合作,研究了海水對玄武巖纖維力學性能和微觀形貌的影響,初步探明玄武巖纖維在海水環境中的腐蝕機理。相關成果近期發表于國際期刊《建筑建材》上。
據了解,玄武巖纖維增強復合材料可用于多種海洋工程材料和結構。但在海洋溫度、濕度等長期環境因素作用下,復合材料及其結構性能會出現一定降低。目前針對海水腐蝕后纖維表面結構及其性能變化的影響機制尚未形成統一認識。 對此,這支聯合科研團隊以商業化玄武巖纖維為研究對象,探究了模擬海水溶液溫度、處理時間等因素對纖維力學性能的影響規律。 科研人員通過觀察玄武巖纖維微觀形貌的變化,發現隨著海水腐蝕的加劇,纖維表面逐漸由光滑變得粗糙,同時出現氫氧化鎂等沉積顆粒和板狀腐蝕層,力學性能呈現先增加后降低的趨勢。 基于上述結果,研究人員提出了玄武巖纖維在海水環境中的腐蝕機理:海水中鉀離子取代纖維中鈉離子,從而會產生壓應力,這可以提升玄武巖纖維的拉伸強度。隨著海水中氫氧根對纖維中硅氧硅結構的破壞,纖維中部分金屬離子浸出,從而在纖維表面形成不溶性物質并附著在纖維表面。 研究發現,玄武巖纖維在海水中的腐蝕是一個動態的競爭過程,包含離子交換、離子浸出和纖維表面不溶性沉淀導致的纖維強度變化。在此基礎上,研究人員還提出在玄武巖纖維表面涂覆納米復合浸潤劑,可以提升纖維的力學性能,同時改善纖維的耐海水腐蝕性能。 |