ACR 的东西它的 “壳” 是聚甲基丙烯酸甲酯,化学式是 [CH=C (CH3)-COOCH3] n。这玩意儿能和 PLA 链缠在一起,就像一把机械锁把它们锁住一样。ACR 里面的环氧官能团在加工的时候会跟石墨烯发生交联反应,这样一来,ACR 和石墨烯之间就会通过很强的化学键连接起来。所以呀,ACR 就像是一座分子搭建的桥梁,把 PLA 基体和石墨烯给连接起来了,这样就能让石墨烯和 PLA 基体之间的界面结合得更好。
咱们看看在不同含量的 ACR 影响下,以石墨烯含量为 8% 的石墨烯 / PLA 复合线材会有啥变化。随着 ACR 的用量增加,复合线材的拉伸强度和断裂伸长率都是先往上升,接着又往下降。当 ACR 的加入量是 0.5% 的时候,复合线材的拉伸强度和断裂伸长率达到了最大值,分别是 21.79MPa 和 6%。跟没加 ACR 的时候比起来,分别提高了 12% 和 28% 呢。
ACR 的作用方式就像多重银纹化加上剪切带。具体来说,就是先让 PLA 基体产生好多银纹和剪切带,然后控制银纹别乱扩散。当有外力作用的时候,ACR 产生的应变或者空的地方能把应力产生的大量能量给吸收和消耗掉,还能管住银纹和剪切带别再继续发展,这样就能让石墨烯 / PLA 复合线材的拉伸强度和断裂伸长率提高。但是如果 ACR 太多了,就没办法均匀地分散到基体的各个地方,跟基体的相容就不那么好了。PLA 基体对 ACR 的溶解达到最大值后,ACR 就容易聚在相界面那一层,结果就降低了两相的相容性。所以呢,石墨烯 / PLA 复合线材的拉伸强度和断裂伸长率就下降了。