Perbandingan kesan kaedah pengubahsuaian yang berbeza terhadap sifat mekanikal gentian basalt
1. Kesan pengubahsuaian ejen gandingan silane terhadap sifat mekanikal
Ejen gandingan silane (cth KH-550 dan KH-570) membentuk salutan reaktif pada permukaan gentian basalt melalui bahan kimia ikatan, yang meningkatkan ikatan antara muka antara gentian dan substrat, dan pada masa yang sama, mempunyai kesan tertentu pada sifat mekanikal gentian.
KH-550 Diubah suai:
Kelebihan: membentuk ikatan kimia pada permukaan gentian, dan meningkatkan lekatan antara gentian dan substrat, tanpa merosakkan sifat mekanikal gentian itu sendiri dengan ketara.
Kesan: Kajian menunjukkan bahawa selepas pengubahsuaian KH-550, kekuatan tegangan dan modulus keanjalan gentian basalt pada asasnya kekal tidak berubah, tetapi disebabkan oleh peningkatan sifat ikatan antara muka, sifat mekanikal keseluruhan bahan komposit bertambah baik dengan ketara.
Pengubahsuaian KH-570:
Kelebihan: KH-570 mengasarkan permukaan gentian basalt dan mempertingkatkan pembenaman mekanikalnya dengan matriks.
Kesan: Walaupun kekasaran permukaan mungkin sedikit mengurangkan kekuatan tegangan gentian, kekuatan keseluruhan, keliatan dan ketahanan komposit bertambah baik dengan ketara disebabkan oleh sifat ikatan antara muka yang lebih baik.
2. Kesan pengubahsuaian surfaktan ke atas sifat mekanikal
Surfaktan kationik (cth CTAC) membentuk salutan pada permukaan gentian terutamanya melalui penjerapan fizikal, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan hidrofilik dan keterserakan gentian.
Kelebihan:Pengubahsuaian surfaktan hampir tidak mempunyai kesan hakisan kimia pada permukaan gentian, jadi ia mempunyai kesan yang kurang pada sifat mekanikal gentian.
Kesan: Kekuatan tegangan dan modulus keanjalan gentian pada asasnya tidak berubah selepas pengubahsuaian CTAC. Pengubahsuaian terutamanya meningkatkan keterserakan dan hidrofilik gentian, supaya bahan matriks membungkus gentian secara seragam, dengan itu secara tidak langsung meningkatkan sifat mekanikal komposit.
3. Kesan pengubahsuaian salutan nano silika terhadap sifat mekanikal
Salutan nano-silika meningkatkan kekasaran permukaan dan keupayaan ikatan antara muka antara gentian dan matriks dengan membentuk lapisan seragam nanozarah pada permukaan gentian basalt.
Kelebihan: Zarah nano-silika bertindak sebagai "jambatan" pada permukaan gentian, mengukuhkan ikatan antara gentian dan matriks.
Kesan:Salutan nanozarah silika boleh menyebabkan sedikit kerosakan fizikal pada permukaan gentian, tetapi kesannya terhadap kekuatan tegangan gentian adalah kecil (biasanya kurang daripada 5%). Selepas pengubahsuaian, sifat mekanikal keseluruhan (cth. kekuatan tegangan, kekuatan lentur) bahan komposit boleh dipertingkatkan dengan ketara, sehingga 15%-30%.
4. Kesan pengubahsuaian pemendapan fasa cecair besi organik terhadap sifat mekanikal
Kaedah pemendapan fasa cecair besi organik digunakan terutamanya untuk meningkatkan keupayaan bio-lekatan gentian basalt, dan peningkatan sifat mekanikalnya lebih tidak langsung.
Kelebihan: pembentukan salutan mempunyai kesan kecil pada sifat mekanikal gentian, dan terutamanya meningkatkan fungsi gentian.
Kesan:lapisan salutan mungkin sedikit meningkatkan ketegaran gentian, tetapi kesan pada kekuatan tegangan atau lenturan tidak ketara. Sifat mekanikal komposit yang diubah suai adalah terhad, dan ia lebih kerap digunakan dalam bidang perlindungan alam sekitar.
5. Kesan pengubahsuaian fizikal atau kimia lain ke atas sifat mekanikal
Kaedah fizikal (cth rawatan haba):
Rawatan haba boleh mengubah struktur permukaan gentian, tetapi boleh menyebabkan kerosakan haba pada gentian itu sendiri, mengakibatkan penurunan kekuatan tegangan. Rawatan haba yang sesuai membantu menghilangkan lapisan kekotoran pada permukaan gentian, dengan itu secara tidak langsung meningkatkan sifat ikatan antara muka antara gentian dan matriks.
Pengubahsuaian etsa kimia:
Goresan kimia (cth, rawatan asid) mengeraskan permukaan gentian dan meningkatkan pembenaman mekanikal antara muka. Walau bagaimanapun, etsa boleh melemahkan gentian itu sendiri, mengakibatkan kehilangan sifat tegangan, yang perlu ditimbang.
Jadual Perbandingan Komprehensif
| Kaedah Pengubahsuaian | Sifat mekanikal mempengaruhi secara langsung | Penambahbaikan sifat mekanikal keseluruhan komposit | Mekanisme Tindakan Utama |
| Ejen gandingan silane (KH-550) | Sebahagian besarnya tidak terjejas | Naikkan dengan ketara | Ikatan kimia untuk ikatan antara muka yang dipertingkatkan |
| Ejen gandingan silane（KH-570） | Kekasaran permukaan menyebabkan sedikit kelemahan gentian | Naikkan dengan ketara | Pembenaman mekanikal yang dipertingkatkan |
| Surfaktan CTAC | Sebahagian besarnya tidak terjejas | Promosi tidak langsung | Penyerakan dan hidrofilik yang lebih baik |
| Salutan Silikon Dioksida Nano | Kekuatan gentian sedikit lemah (tidak lebih daripada 5%) | Naikkan dengan ketara（15%-30%） | Meningkatkan kekasaran dan meningkatkan keserasian antara muka |
| Pengubahsuaian pemendapan besi organik | Sebahagian besarnya tidak terjejas | Promosi terhad | Lampiran bio yang dipertingkatkan |
| rawatan panas (cth. logam) | Boleh menyebabkan kerosakan haba yang mengakibatkan kehilangan kekuatan gentian | Promosi tidak langsung | Penyingkiran lapisan kekotoran permukaan dan penambahbaikan sifat ikatan antara muka |
| Pengubahsuaian etsa kimia | Kekasaran meningkatkan ikatan antara muka tetapi boleh melemahkan gentian | Promosi terhad | Kekasaran permukaan untuk pemasukan mekanikal yang dipertingkatkan |
Kesimpulan
- Ejen gandingan silane dan salutan nano-silika pada masa ini merupakan kaedah pengubahsuaian yang mempunyai kesan paling sedikit ke atas sifat mekanikal gentian basalt, sementara pada masa yang sama meningkatkan sifat mekanikal keseluruhan komposit dengan paling ketara.
- Pengubahsuaian surfaktan hampir tidak mempunyai kesan langsung ke atas sifat mekanikal gentian, dan ia sesuai untuk senario yang perlu meningkatkan penyebaran atau hidrofilik gentian.
- Goresan kimia dan rawatan haba harus digunakan dengan berhati-hati, kerana walaupun ia boleh meningkatkan sifat ikatan antara muka, ia boleh menyebabkan penurunan sifat mekanikal gentian.
- Pilihan kaedah pengubahsuaian hendaklah berdasarkan keperluan aplikasi untuk menimbang prestasi gentian itu sendiri dan prestasi keseluruhan bahan komposit untuk meningkatkan kesannya.
