源自蛋壳膜的碳点的合成：用于提升玻璃纤维复合材料的机械性能

《Macromolecular Symposia》：Synthesis of Eggshell Membrane-Derived Carbon Dots for Enhancing Mechanical Properties of Glass Fiber Composites

本研究将蛋壳废料转化为蛋壳膜碳点（ESM-CDs），作为可持续纳米填料增强玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能。通过水热碳化合成ESM-CDs并均匀分散于环氧基体中，在4%添加量时，拉伸强度提升14.06%，弯曲强度提高35.08%。SEM显示均匀分散、孔隙减少和界面结合增强，证实ESM-CDs在提高复合材料力学性能和环保性方面的双重效益，为绿色材料开发提供新思路。

　　

摘要

本研究探讨了将蛋壳废弃物转化为蛋壳膜碳点（ESM-CDs）作为可持续纳米填料的可行性，这些纳米填料可用于增强玻璃纤维/环氧聚合物复合材料，符合循环经济和绿色工程的原则。研究重点是通过水热碳化法合成ESM-CDs，将其整合到环氧基体中，并评估其对聚合物复合材料机械性能和可持续性的影响。虽然合成纳米材料在复合材料增强方面已得到广泛应用，但基于废弃物的ESM-CDs在聚合物复合材料中的潜力尚未得到充分探索。本研究通过展示基于废弃物的纳米材料的双重优势（即提升的机械性能和减少的环境影响）来填补这一空白。ESM-CDs被合成后以不同浓度（最高达4 wt%）均匀分散到环氧基体中，并应用于纤维取向为90°的玻璃纤维复合材料中。机械测试结果显示：在添加4% ESM-CDs的情况下，拉伸强度提高了14.06%，弯曲强度增加了35.08%。这些性能提升归因于纤维与基体之间更好的粘附性以及基体主导的性能改善，从而提高了复合材料的耐用性和使用寿命。扫描电子显微镜（SEM）分析提供了关键的微观结构信息，表明ESM-CDs增强的复合材料具有均匀的纳米填料分布、较低的孔隙含量以及更强的界面结合力，相较于易产生孔隙的基体复合材料有显著优势。本研究突显了ESM-CDs作为先进聚合物复合材料中可持续、高性能纳米填料的潜力，为结构应用提供了一种可扩展的解决方案。通过整合基于废弃物的纳米材料，本研究还关注绿色技术和可持续发展的更广泛目标，为创新、环保的材料解决方案铺平了道路。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。