德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)與萊布尼茨聚合物研究所合作，利用聚多巴胺（PDA）對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維進(jìn)行表面改性，顯著提升其與低碳水泥（LC³）基體的界面結(jié)合強(qiáng)度。單纖維拔出試驗顯示，改性后界面剪切強(qiáng)度提升235%，宏觀拉伸強(qiáng)度提高13.3%，為可持續(xù)建筑材料提供新方案。

在建筑行業(yè)向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型的背景下，傳統(tǒng)水泥基材料的高碳排放問題日益凸顯。石灰石煅燒粘土水泥(LC³)作為低碳替代品雖能減少50%熟料用量，但其脆性特征限制了應(yīng)用。纖維增強(qiáng)是提升韌性的有效手段，然而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維因其非極性表面與水泥基體粘結(jié)薄弱，難以實現(xiàn)理想的應(yīng)變硬化(SHCC)效果。這一"強(qiáng)纖維-弱界面"矛盾成為制約高性能復(fù)合材料發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

作為首個將仿生界面工程與低碳水泥結(jié)合的系統(tǒng)研究，其意義不僅在于開發(fā)出抗拉強(qiáng)度高、應(yīng)變能力強(qiáng)的材料，更開創(chuàng)了"分子界面設(shè)計-介觀力學(xué)調(diào)控-宏觀性能定制"的材料開發(fā)范式。研究團(tuán)隊正將該方法拓展至聚丙烯(PP)纖維增強(qiáng)體系，有望推動全球每年減少3億噸水泥相關(guān)碳排放。

參考資料：

1、《Applied Surface Science》：Enhanced bonding of polyethylene fibers in Strain-Hardening cementitious composites through polydopamine Interphase: Insights from micro- and mesoscale testing