仿生納米材料對(duì)瀝青與集料界面黏附性的影響研究

長(zhǎng)安大學(xué) 工程機(jī)械學(xué)院 張中華 晏雙龍 杜書權(quán) 解江浩

仿生納米材料對(duì)瀝青與集料界面黏附性的影響研究

長(zhǎng)安大學(xué) 工程機(jī)械學(xué)院 張中華 晏雙龍 杜書權(quán) 解江浩

隨著我國(guó)交通量的不斷增長(zhǎng)，許多高速公路出現(xiàn)了早期破壞現(xiàn)象，尤其是在水的作用下瀝青與集料之間的黏結(jié)力較弱導(dǎo)致的界面破壞，加劇了車轍、疲勞裂縫、松散和坑槽等路面病害的出現(xiàn)。因此，從不同的角度和材料方面認(rèn)識(shí)并提高瀝青與集料之間的黏結(jié)力具有重要意義。

一、研究的可行性分析

仿生學(xué)是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學(xué)，是在20世紀(jì)中期才出現(xiàn)的一門邊緣科學(xué)。仿生學(xué)主要研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理，并將這些原理移植于工程技術(shù)之中，研發(fā)出性能優(yōu)越的復(fù)合材料、儀器、裝置和機(jī)器等。仿生學(xué)模仿生物的某種特性，可以實(shí)現(xiàn)材料的智能化設(shè)計(jì)，在某些方面超越自然也是有可能的。

2000年，Autumn在Nature上發(fā)表的一篇關(guān)于壁虎微結(jié)構(gòu)及吸附機(jī)理的文章掀起了全球壁虎研究的熱潮。基于壁虎的超強(qiáng)吸附能力，可以模仿壁虎腳掌的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，人們建立了壁虎腳掌的力學(xué)模型，制造出仿壁虎納米材料——碳納米管。

1.碳納米管概述。碳納米管是由一種由六角網(wǎng)狀的石墨烯片卷成的具有螺旋周期的管狀結(jié)構(gòu)。按照石墨烯片的層數(shù)，可以將碳納米管分為單臂碳納米管和多臂碳納米管。

2.碳納米管的特性。

（1）具有極好的物理特性。例如，無可匹敵的拉伸強(qiáng)度和彈性模量、低密度（抗拉強(qiáng)度可達(dá)50～200 GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6）、高比強(qiáng)度、巨大的曲面面積、高傳導(dǎo)性以及驚人的長(zhǎng)徑比等優(yōu)異性能。……