石墨/环氧有序复合材料的高效制备与气体阻隔特性研究

本研究论文聚焦于石墨/环氧微结构有序复合材料的可控制备及其在气体阻隔性能方面的应用。作者矫维成、牛越等人，针对复合材料压力容器领域中的一个重要挑战——如何在无内衬设计下实现减重并提升结构效率的同时解决气体渗漏问题，提出了一种创新的解决方案。 首先，研究者采用湿化学共沉淀法将四氧化三铁纳米粒子沉积到石墨烯纳米片（GNPs）表面，形成磁性石墨烯纳米片（m-GNPs）。这种表面修饰使得m-GNPs具备了独特的磁性特性，为后续的复合材料制备提供了新的手段。磁性赋予了这些复合材料在特定磁场下的定向排列能力，这对于实现有序的微观结构至关重要。 论文的核心内容包括一种计算方法，用于确定在低磁场条件下使m-GNPs达到最优定向所需的最小磁场强度。通过精确控制这个参数，研究人员能够实现对复合材料中m-GNPs分布的精细调控，从而增强其对气体的隔离效果。 制备出的m-GNPs和m-GNP/EP复合材料在显微镜下展现出高度有序的微结构，这有助于优化其气体阻挡性能。在实验室测试中，这些复合材料显示出显著的气体阻隔特性，对于提高无内衬复合材料容器的密封性和耐用性具有重要意义。 此外，该研究还得到了多方面的资金支持，包括高等学校博士学科点专项科研基金新教师类资助课题、重点实验室基金以及国家自然科学基金等，体现了研究的学术价值和实际应用前景。 这项工作不仅推动了高性能树脂基复合材料领域的研究，也为解决压力容器气体渗漏问题提供了创新策略，具有较高的科学价值和实用价值。通过这篇首发论文，作者们为石墨/环氧复合材料的设计与制造提供了一个新的控制维度，有望在未来在相关行业中得到广泛应用。