紫外辐照石墨烯基纳米复合材料：通过局部HarmoniX原子力显微镜检测的力学性能变化

DOI：10.3390/ma12060962 期刊：Materials 出版年份：2019 更新时间：2026-01-09 18:45:55

摘要： 基于环氧树脂的涂层易受紫外线（UV）损伤，在户外环境中其耐久性会显著降低。本文重点介绍了石墨烯基纳米颗粒的一个重要特性：将石墨烯纳米片（GNPs）掺入环氧树脂自支撑薄膜中，可大幅减少紫外线照射造成的机械损伤。通过原子力显微镜（AFM）的"HarmoniX"模式，研究了紫外光对固化纳米掺杂环氧薄膜形貌和力学性能的影响。多相材料力学性能的纳米级分辨率图谱表明，在聚合物薄膜中掺入0.1%至1.0%重量比的石墨烯纳米片（GNPs），能显著增强辐照薄膜的机械稳定性。这种有益效应随GNP掺入比例的增加而逐步提升。本文同时揭示了原子力显微镜（AFM）采用"HarmoniX"模式研究多相聚合物体系的潜力。

关键词： 基于石墨烯的纳米复合材料的光氧化聚合物耐久性多相聚合物体系 HarmoniX原子力显微镜机械性能环氧基涂层紫外线照射

作者： Liberata Guadagno，Carlo Naddeo，Roberto Pantani，Annalisa Acquesta，Anna Carangelo，Tullio Monetta，Marialuigia Raimondo，Vito Speranza

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研究概述实验方案设备清单

研究目的

研究紫外线辐照对掺杂石墨烯纳米片（GNPs）的环氧基薄膜形貌及力学性能的影响，并评估GNPs对紫外线诱导机械降解的防护作用。

研究成果

在环氧薄膜中掺入金纳米粒子（GNPs）可显著增强其抗紫外线辐照的机械稳定性，且这种有益效果随金纳米粒子含量增加而提升。谐波模式原子力显微镜（AFM in HarmoniX mode）能有效绘制纳米级力学性能图谱，显示出含金纳米粒子样品的降解程度降低。未来研究应探索其传输特性和光氧化动力学。

研究不足

该研究聚焦于低GNP百分比（0.1-1.0重量百分比）及特定紫外照射条件（550小时，UV-A）。关于紫外线防护机制（如降低氧气渗透率）仍需深入探究。原子力显微镜技术虽具精确性，但在无辅助方法情况下，对极小尺度力学性能的量化可能存在局限。

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