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Stress-Responsive Reinforced Polymer Composites via Functionalization of Glass Fibers
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-10-20 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c02214 Ryan Gunckel 1 , Bonsung Koo 1 , Yifei Xu 1 , Wendy J. Lin 1 , Asha Hall 2 , Aditi Chattopadhyay 1 , Lenore L. Dai 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-10-20 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c02214 Ryan Gunckel 1 , Bonsung Koo 1 , Yifei Xu 1 , Wendy J. Lin 1 , Asha Hall 2 , Aditi Chattopadhyay 1 , Lenore L. Dai 1
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Debonding and delamination in fiber reinforced polymer composites has been a prevailing challenge in modern composite applications, as this form of precursor damage can be crucial to understanding failure in these types of composites. Mechanochemistry may offer a unique solution to monitor these failure modes through the use of mechanophores: molecular units which undergo a specific chemical reaction through mechanical deformation of highly strained bonds present in the molecule. In this work, the fluorescent cinnamoyl mechanophore is grafted to the surface of a glass fiber and incorporated into a glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite to monitor the mechanophore activation during loading. Additionally, a thermal and mechanical study is performed to understand the effect of mechanophore surface functionalization on property changes of the resulting composite. This work is indeed successful at producing a composite capable of detecting interphase stresses and damage through monitoring of the fluorescent cinnamoyl mechanophore, allowing for an understanding of how this damage initiates in the material.
中文翻译：
通过玻璃纤维功能化的应力响应增强聚合物复合材料
纤维增强聚合物复合材料的脱粘和分层一直是现代复合材料应用中的一个普遍挑战，因为这种形式的前体损伤对于理解这些类型的复合材料的失效至关重要。机械化学可以提供一种独特的解决方案，通过使用机械团来监测这些失效模式：分子单元通过分子中存在的高应变键的机械变形进行特定的化学反应。在这项工作中，荧光肉桂酰基机械团接枝到玻璃纤维的表面，并结合到玻璃纤维增强聚合物 (GFRP) 复合材料中，以监测加载过程中的机械团活化。此外，进行热和机械研究以了解机械表面功能化对所得复合材料的性能变化的影响。这项工作确实成功地生产了一种复合材料，该复合材料能够通过监测荧光肉桂酰基机械团来检测相间应力和损伤，从而了解这种损伤是如何在材料中引发的。
更新日期：2021-11-03
中文翻译：
通过玻璃纤维功能化的应力响应增强聚合物复合材料
纤维增强聚合物复合材料的脱粘和分层一直是现代复合材料应用中的一个普遍挑战，因为这种形式的前体损伤对于理解这些类型的复合材料的失效至关重要。机械化学可以提供一种独特的解决方案，通过使用机械团来监测这些失效模式：分子单元通过分子中存在的高应变键的机械变形进行特定的化学反应。在这项工作中，荧光肉桂酰基机械团接枝到玻璃纤维的表面，并结合到玻璃纤维增强聚合物 (GFRP) 复合材料中，以监测加载过程中的机械团活化。此外，进行热和机械研究以了解机械表面功能化对所得复合材料的性能变化的影响。这项工作确实成功地生产了一种复合材料，该复合材料能够通过监测荧光肉桂酰基机械团来检测相间应力和损伤，从而了解这种损伤是如何在材料中引发的。
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