界面调控策略构筑不燃生物基复合材料

　　

硅酸盐复合材料在建筑工程领域具有重要应用价值，但其固有的脆性和易开裂特性限制了在高性能场景下的适用性和耐久性。本研究针对生物质与硅酸盐材料界面结合薄弱的问题，创新性地提出“生物纤维界面改性与纳米功能组分协同增强”的界面调控策略。通过分级酸碱处理秸秆纤维表面，采用聚多巴胺（PDA）构建仿生界面增强层，结合γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和MIL-53(Al)金属有机框架材料的协同作用，实现了复合材料力学性能的全面提升。实验结果显示，当秸秆纤维、MIL-53(Al)和PDA的添加量分别为8%、1.00%和0.08%时，复合材料获得最佳性能：抗弯强度达11.7 MPa，抗压强度达13.3 MPa；同时其热释放速率峰值和总热释放量较未改性材料分别降低70.3%和61.3%。机理研究表明，PDA界面修饰显著增强了纤维-基体界面结合，MIL-53(Al)不仅改善了基体微观结构，还在高温下形成了有效的热障层。这种多组分协同界面调控策略实现了材料力学性能和耐火性能的同步优化，为开发新型高性能不燃生物基材提供了有效的技术途径。

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