Perbandingan kesan kaedah pengubahsuaian yang berbeza terhadap sifat mekanikal gentian basalt
1. Kesan pengubahsuaian agen gandingan silana terhadap sifat mekanikal
Agen gandingan silana (contohnya 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.
Impak: Kajian menunjukkan bahawa selepas pengubahsuaian KH-550, kekuatan tegangan dan modulus keanjalan gentian basalt pada dasarnya kekal tidak berubah, tetapi disebabkan oleh peningkatan sifat ikatan antara muka, sifat mekanikal keseluruhan bahan komposit telah bertambah baik dengan ketara.
Pengubahsuaian KH-570:
Kelebihan: KH-570 mengasarkan permukaan gentian basalt dan meningkatkan penyematan mekanikalnya dengan matriks.
Impak: Walaupun kekasaran permukaan mungkin sedikit mengurangkan kekuatan tegangan gentian, kekuatan keseluruhan, ketahanan dan ketahanan komposit bertambah baik dengan ketara disebabkan oleh sifat ikatan antara muka yang dipertingkatkan.
2. Kesan pengubahsuaian surfaktan terhadap sifat mekanikal
Surfaktan kationik (contohnya CTAC) membentuk salutan pada permukaan gentian terutamanya melalui penjerapan fizikal, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan hidrofilik dan kebolehdispersan gentian.
Kelebihan:Pengubahsuaian surfaktan hampir tidak mempunyai kesan hakisan kimia pada permukaan gentian, jadi ia mempunyai kesan yang kurang terhadap sifat mekanikal gentian.
Impak: Kekuatan tegangan dan modulus elastik gentian pada asasnya tidak berubah selepas pengubahsuaian CTAC. Pengubahsuaian ini terutamanya meningkatkan kebolehceraian dan hidrofilik gentian, supaya bahan matriks membalut gentian secara seragam, sekali gus 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 nanopartikel yang seragam pada permukaan gentian basalt.
Kelebihan: Zarah nano-silika bertindak sebagai "jambatan" pada permukaan gentian, menguatkan ikatan antara gentian dan matriks.
Impak:Lapisan nanopartikel silika mungkin menyebabkan sedikit kerosakan fizikal pada permukaan gentian, tetapi kesannya terhadap kekuatan tegangan gentian adalah kecil (biasanya kurang daripada 5%). Selepas pengubahsuaian, sifat mekanikal keseluruhan (contohnya kekuatan tegangan, kekuatan lenturan) bahan komposit boleh diperbaiki 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 adalah lebih tidak langsung.
Kelebihan: Pembentukan salutan mempunyai kesan kecil terhadap sifat mekanikal gentian, dan terutamanya meningkatkan fungsi gentian.
Impak:Lapisan salutan mungkin sedikit meningkatkan ketegaran gentian, tetapi kesannya terhadap 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 terhadap 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 bendasing pada permukaan gentian, sekali gus secara tidak langsung meningkatkan sifat ikatan antara muka antara gentian dan matriks.
Pengubahsuaian etsa kimia:
Pengukiran kimia (contohnya, rawatan asid) mengasarkan permukaan gentian dan meningkatkan penyematan mekanikal antara muka. Walau bagaimanapun, pengukiran boleh melemahkan gentian itu sendiri, mengakibatkan kehilangan sifat tegangan, yang perlu ditimbang.
Jadual Perbandingan Komprehensif
| Kaedah Pengubahsuaian | Sifat mekanikal memberi kesan secara langsung | Penambahbaikan sifat mekanikal keseluruhan komposit | Mekanisme Tindakan Utama |
| Ejen gandingan silana (KH-550) | Sebahagian besarnya tidak terjejas | Naikkan dengan ketara | Ikatan kimia untuk ikatan antara muka yang dipertingkatkan |
| Ejen gandingan silana（KH-570） | Kekasaran permukaan menyebabkan gentian menjadi lemah sedikit | Naikkan dengan ketara | Penyematan mekanikal yang dipertingkatkan |
| Surfaktan CTAC | Sebahagian besarnya tidak terjejas | Promosi tidak langsung | Penyebaran dan hidrofilik yang dipertingkatkan |
| Salutan Nano Silikon Dioksida | Kelemahan kekuatan gentian yang sedikit (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 | Keterikatan bio yang dipertingkatkan |
| rawatan panas (contohnya logam) | Boleh menyebabkan kerosakan haba yang mengakibatkan kehilangan kekuatan gentian | Promosi tidak langsung | Penyingkiran lapisan bendasing permukaan dan peningkatan sifat ikatan antara muka |
| Pengubahsuaian etsa kimia | Pengkasaran meningkatkan ikatan antara muka tetapi boleh melemahkan gentian | Promosi terhad | Pengkasaran permukaan untuk penyisipan mekanikal yang dipertingkatkan |
Kesimpulan
- Agen gandingan silana dan salutan nano-silika pada masa ini merupakan kaedah pengubahsuaian yang mempunyai kesan paling sedikit terhadap sifat mekanikal gentian basalt, dan pada masa yang sama meningkatkan sifat mekanikal keseluruhan komposit dengan paling ketara.
- Pengubahsuaian surfaktan hampir tidak mempunyai kesan langsung terhadap sifat mekanikal gentian, dan ia sesuai untuk senario yang perlu meningkatkan penyebaran atau hidrofilisiti gentian.
- Pengukiran kimia dan rawatan haba harus digunakan dengan berhati-hati, kerana walaupun ia dapat meningkatkan sifat ikatan antara muka, ia dapat menyebabkan penurunan sifat mekanik gentian.
- Pemilihan kaedah pengubahsuaian haruslah berdasarkan keperluan aplikasi untuk menimbang prestasi gentian itu sendiri dan prestasi keseluruhan bahan komposit untuk meningkatkan kesannya.
