신기술: 현무암 섬유 내해수 부식 기리 연구 진전

현무암 섬유강화 복합소재는 다양한 해양공학 소재와 구조물에 활용할 수 있다.해양 온도, 습도 등 장기적인 환경 요소의 영향으로 복합재료와 그 구조의 성능은 어느 정도 떨어진다.국내외 관련 연구는 현무암 섬유강화 복합재료의 바닷물 분해 행위에 초점을 맞추고 있다.현재 바닷물이 부식된 후 섬유 표면 구조와 그 성능 변화의 영향 메커니즘에 대해 아직 통일된 인식이 형성되지 않았다.

최근 중국과학원 신강리화기술연구소 연구원 마붕정팀은 향항과학기술대학 박사 단묵룡팀과 합작하여 해수가 현무암섬유의 력학성능과 미시형모에 미치는 영향을 토론했다.이 팀은 상업화 현무암 섬유를 연구 대상으로 해수 용액의 온도, 처리 시간 등 요소가 섬유역학적 성능에 미치는 영향 법칙을 시뮬레이션했다.

그 결과 현무암 섬유의 역학적 성능은 먼저 증가한 뒤 낮아지는 경향을 보였다.이 연구는 현무암 섬유의 미시적 형태 변화를 관찰한 결과 바닷물의 부식이 심해지면서 섬유 표면이 점차 매끄러움에서 거칠어지고 Mg(OH)2, NaCa2Al4(CO3)4(OH)8Cl 등 퇴적 입자와 판상 부식층이 나타나는 것을 발견했다.

상술한 성과를 바탕으로 연구는 현무암 섬유가 해수 환경에서의 부식 기리, 즉 해수 중 K + 가 섬유 중 Na + 를 대체하여 압력을 발생시켜 현무암 섬유의 신장 강도를 높일 수 있다는 것을 제기하였다.바닷물에서 OH-가 섬유의 Si-O-Si 구조를 파괴함에 따라 섬유의 일부 금속 이온이 침출되어 섬유 표면에 불용성 물질을 형성하고 섬유 표면에 부착됩니다.현무암 섬유가 바닷물에서 부식하는 것은 동적인 경쟁 과정으로 이온 교환, 이온 침출과 섬유 표면의 불용성 침전으로 인한 섬유의 강도 변화를 포함한다.

더 나아가 이 연구는 현무암 섬유 표면에 나노복합침윤제를 코팅해 섬유의 역학적 성능을 높이고 섬유의 내해수 부식 성능을 개선하는 방안을 제시했다.과학연구일군은 자주적으로 연구개발한 폴리배반규산화메탄나노필름을 침윤제에 도입하여 침윤제와 섬유사이의 빈틈을 채우고 응력을 전달하는 역할을 함으로써 섬유의 력학적성능을 높일수 있다.연구에 따르면 나노칩의 도입은 바닷물의 이온이 더욱 굴곡적인 경로로 섬유표면에 침투하도록 강요하여 섬유의 부식을 완화시켰다.이밖에 연구에 따르면 편상구조를 가진 나노재료는 희생층으로 되여 해수의 여러가지 이온이 섬유표면에 대한 부식을 지연시킬수 있다.

관련 연구 성과는'구조와 건축자재'(Construction and Building)에 발표됐다.Materials) 에 있습니다.연구사업은 중국과학원과 신장위구르자치구 등의 지원을 받고 있다.

현무암 섬유의 바닷물에서의 부식 기리 설명도