多壁碳纳米管-玄武岩纤维加筋模拟月壤力学性能研究

马芹永; 杨金辉; 张波波

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025118

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (6) : 1175 -1188. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025118

多壁碳纳米管-玄武岩纤维加筋模拟月壤力学性能研究

马芹永, 杨金辉, 张波波

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摘要

月球原位资源利用已成为建造月球科研站的核心路径。文中在玄武岩模拟月壤中掺入多壁碳纳米管(MWCNTs)和玄武岩纤维(BF),对加筋模拟月壤地聚合物的力学性能进行研究。在单轴压缩和三点弯曲试验中，采用数字图像相关技术检测试样表面的水平应变演化过程，利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征水化产物和微观形貌。结果表明，在MWCNTs和BF质量掺量分别为0.10%和0.40%时，可显著提高地聚合物的抗压和弯曲强度；在压缩和弯曲破坏过程中，地聚合物呈现裂缝萌生、发展和贯通阶段，纤维的掺入有效延缓试样应变集中区萌生和内部裂缝发展；纤维在地聚合物中发挥填充、桥接和成核作用，结构致密性得以增强，从而提高地聚合物的力学性能。