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納米復合材料中的納米填料增強效果通常遠遠低于理論預測值，這主要是由于納米填料與基體之間界面相互作用較差所致。在這里，我們報道了石墨烯包裹的B4C-納米線(B4C-NWs@石墨烯)，增強了納米線在基體中的高度分散和高的納米線-基體鍵合。體積為0.2%的B4C-NWs@石墨烯增強環氧復合材料，在強度(144.2 MPa)、彈性模量(3.5 GPa)和延展性(15%)方面都同時得到了提高。用石墨烯定制復合材料界面可以有效利用納米填料，從而使載荷傳遞效率提高兩倍。分子動力學模擬解鎖了剪切混合石墨烯/納米線的自組裝機制。這種低成本而有效的技術為改善納米復合材料界面，提高負載轉移效率提供了前所未有的機會，并為開發強韌的納米復合材料開辟了一條新途徑。
  
Fig. 1. B4C-NWs@石墨烯的合成步驟示意圖。
 
 
Fig. 2. 通過剪切混合在稀水中合成納米填料。
 
 
Fig. 3. B4C-NWs@石墨烯表征。
 
 
Fig. 4. B4C-NWs@石墨烯的增強作用。
 
 
Fig. 5. B4C-NWs@石墨烯復合材料的機械性能。
 
 
Fig. 6. 納米填料相互作用的MD模擬。
 
相關研究成果于2020年由美國弗吉尼亞大學Xiaodong Li課題組，發表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.aba7016)上。原文：Tailoring nanocomposite interfaces with graphene to achieve high strength and toughness。

轉自《石墨烯雜志》公眾號：