科技日报记者 梁乐
记者18日从中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称新疆理化所）获悉，该所马鹏程研究员团队与香港科技大学段默龙博士团队合作，研究了海水对玄武岩纤维力学性能和微观形貌的影响，初步探明玄武岩纤维在海水环境中的腐蚀机理。相关成果近期发表于国际期刊《建筑建材》上。
据了解，玄武岩纤维增强复合材料可用于多种海洋工程材料和结构。但在海洋温度、湿度等长期环境因素作用下，复合材料及其结构性能会出现一定降低。目前针对海水腐蚀后纤维表面结构及其性能变化的影响机制尚未形成统一认识。
对此，这支联合科研团队以商业化玄武岩纤维为研究对象，探究了模拟海水溶液温度、处理时间等因素对纤维力学性能的影响规律。
科研人员通过观察玄武岩纤维微观形貌的变化，发现随着海水腐蚀的加剧，纤维表面逐渐由光滑变得粗糙，同时出现氢氧化镁等沉积颗粒和板状腐蚀层，力学性能呈现先增加后降低的趋势。
基于上述结果，研究人员提出了玄武岩纤维在海水环境中的腐蚀机理：海水中钾离子取代纤维中钠离子，从而会产生压应力，这可以提升玄武岩纤维的拉伸强度。随着海水中氢氧根对纤维中硅氧硅结构的破坏，纤维中部分金属离子浸出，从而在纤维表面形成不溶性物质并附着在纤维表面。
研究发现，玄武岩纤维在海水中的腐蚀是一个动态的竞争过程，包含离子交换、离子浸出和纤维表面不溶性沉淀导致的纤维强度变化。在此基础上，研究人员还提出在玄武岩纤维表面涂覆纳米复合浸润剂，可以提升纤维的力学性能，同时改善纤维的耐海水腐蚀性能。
