石墨烯涂層在多孔材料的骨架上打開了簡單實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)合材料的大門。本研究依托聚多巴胺(PDA)的黏附性能，將PDA改性的還原型氧化石墨烯(PDA-rGO)黏附在泡沫鎳的骨架上，研究其力學(xué)性能以及減振和吸聲性能。力學(xué)測試結(jié)果表明，涂層的存在使材料的壓縮模量和屈服強(qiáng)度分別提高了240%和59%。動態(tài)力學(xué)分析(DMA)也驗(yàn)證了動態(tài)力學(xué)性能的提高。此外，在DMA測試中發(fā)現(xiàn)，涂覆了PDA-rGO的泡沫鎳的損耗因子可以達(dá)到170%的增長率，并且隨著溫度的升高表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，表明在惡劣環(huán)境下?lián)p耗因子提高的可靠性。振動試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了鍍有PDA-rGO的泡沫鎳具有良好的減振性能。此外，該涂層有效地提高了泡沫鎳的流動阻力和吸聲能力，這一協(xié)同作用使降噪系數(shù)顯著提高了73.3%。因此，在本研究中，將PDA-rGO粘附在泡沫鎳上，為開發(fā)多功能和多用途的泡沫金屬提供了一種有前景的策略
圖1. (a)強(qiáng)黏性貽貝的結(jié)構(gòu)及其具有黏性效應(yīng)的分泌蛋白;(b)仿貽貝的金屬泡沫涂層:將石墨烯粘附在鎳泡沫骨架上。
圖2. 不同樣品的SEM圖像。
圖3. (a)不同樣品的XPS光譜，(b) Nf/PDA-G-0.5 g/L的PDA-rGO涂層的高分辨率C1s， (c)不同樣品的PDA-rGO涂層的主元素原子比，(d) Nf/PDA-G-1 g/L的表面積的拉曼光譜，(e)未涂覆泡沫鎳和涂覆PDA-rGO的泡沫鎳的熱重分析圖，(f)涂覆和未涂覆泡沫鎳的密度。
圖4. (a)靜壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線，(b)低應(yīng)變范圍應(yīng)力-應(yīng)變曲線放大圖，(c)壓縮模量和屈服強(qiáng)度;存儲模量作為(d)頻率和(e)溫度的函數(shù);(f-h)力學(xué)性能機(jī)制增強(qiáng)示意圖和(i)三種變形:彎曲、扭轉(zhuǎn)和屈曲的SEM圖像。
圖5。(a)準(zhǔn)靜態(tài)吸收能量能力;損耗因子隨(b)頻率和(c)溫度的變化;(e)低rGO濃度(f)高rGO濃度(d) PDA-rGO-I的能量耗散示意圖和(g) PDA-rGO-II的能量耗散示意圖。
圖6. (a) Nf/PDA-G-0.5 g/L與泡沫鎳的振動衰減曲線比較;(b) Nf/PDA-G-1 g/L vs.泡沫鎳;(c) Nf/PDA-G-2 g/L vs.泡沫鎳;(d)第一階阻尼比。
圖7。泡沫吸聲性能:(a)吸聲系數(shù);(b) NRC和氣流電阻率;(c)吸聲系數(shù)增量最大值比較;吸聲增強(qiáng)機(jī)理:(d)聲阻效應(yīng)示意圖和與吸聲增強(qiáng)機(jī)理相對應(yīng)的(e-f) SEM圖像。
相關(guān)科研成果由清華大學(xué)機(jī)械工程系Zhaoye Qin等人于2023年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146382）上。原文：Bio-inspired metallic cellular material with extraordinary energy dissipation capability。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146382
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
