2022 PHD-1 ONGOING
发布时间: 2024/08/22 发布者： 原创 浏览量：
高模量艾林瓦玻璃纤维增强树脂基复合材料工程构件
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项目负责人：
陶海征 博士生：
周和敏
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研究背景：
纤维增强复合材料（FRP）具有轻质、高强、耐腐蚀及顺纤维方向优异力学性能等特征，在工程结构中得到广泛的应用，其中玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）因其高性价比应用最为广泛，但目前商用GFRP材料模量低（70-75GPa）、GFRP用环氧树脂韧性低、抗冲击性差等问题突出，且GFRP型材的低连接效率（仅20%-30%）也极大限制了其在建筑工程的应用。针对上述问题，本项目以近期发现的具有艾林瓦效应的氧化物玻璃为研究对象，拟采用变温拉曼、原位对分布函数、固态核磁谱等一系列先进结构测试手段阐明氧化物玻璃中艾林瓦效应的结构起源，实现高模量艾林瓦氧化物玻璃的可控制备；基于优化的玻璃组成，拉制高模量艾林瓦玻璃纤维；添加SiO2、TiO2或其他纳米颗粒以及石墨烯对环氧树脂增韧改性；采用拉挤成型工艺，将高模量玻璃纤维与高力学性能环氧树脂复合，制备GFRP桁架构件，并通过玻璃纤维铺层设计与接头连接工艺优化提高GFRP桁架构件连接效率，实现GFRP桁架构件-节点的一体化设计，推动GFRP构件在建筑工程中的大范围应用。
研究目标：
本项目从玻璃纤维和环氧树脂两个方面进行，首先拟通过原位对分布函数等一系列先进测试手段解析玻璃结构，阐明氧化物玻璃中艾林瓦效应的结构起源，实现高模量艾林瓦氧化物玻璃的可控制备，并拉制玻璃纤维；其次，拟采用SiO2、TiO2等纳米颗粒或石墨烯掺入环氧树脂，实现其增韧改性；最后将高模量艾林瓦玻璃纤维与增韧改性环氧树脂复合，制备出高模量艾林瓦GFRP构件，并在此基础上，优化构件连接效率，实现GFRP桁架构件-节点的一体化设计。
项目成果：
● 系统研究了纳米SiO2及石墨烯对环氧树脂力学性能、热稳定性和固化收缩率的影响;
● 系统研究了研究了纳米改性树脂与玻璃的热学性能匹配性。
论文 1: Mixed-alkali effect on thermal property and elastic behavior in borosilicate glasses, Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 2023, 38: 1017-1024大会报告1: 'Mixed alkali-zinc effects on thermo-mechanical properties in borosilicate glasses' in International Commission on Glass Annual Meeting 2023 (ICG 2023)
