Mechanical characterization of brick-and-mortar carbon fibre/ graphene oxide laminates

Abstract

[EN] Brick-and-mortar carbon fibre laminates combine high damage tolerance, multiple energy-dissipation mechanisms, and improved formability. However, compared with their properties found in natural materials, their mechanical performance is still really limited. One of the main advantages of natural materials is their complex structure, composed of several hierarchical levels at different scales. Regarding carbon fibre laminates, numerous works have shown the advantages of adding a small amount of nanofiller, but their behaviour in brick-and-mortar structures has still not fully understood. In this work, we have investigated the effect of graphene oxide in carbon fibre/epoxy brick-and-mortar laminates. We fabricated continuous and 25-mm length brick-and-mortar laminates from standard prepreg and prepreg filled with graphene oxide (0.68 wt%.). Tensile tests, Mode I (double cantilever test), and Mode II (thee point end-notched flexure) fracture test were carried out. Despite the low amount of graphene oxide, a slight increase in properties have been observed.

[ES] Los laminados de fibra de carbono tipo ladrillo y mortero combinan una alta tolerancia al daño, múltiples mecanismos de disipación de energía y una mejor conformabilidad. Sin embargo, en comparación con las propiedades de los materiales naturales, su rendimiento mecánico aún es bastante limitado. Una de las principales ventajas de los materiales naturales es su compleja estructura, compuesta por varios niveles jerárquicos a diferentes escalas. En el caso de los laminados de fibra de carbono, numerosos estudios han demostrado las ventajas de añadir una pequeña cantidad de nanofibras, pero su comportamiento en estructuras tipo ladrillo y mortero aún no se comprende del todo.

En este trabajo, hemos investigado el efecto del óxido de grafeno en laminados tipo ladrillo y mortero de fibra de carbono/epoxi. Fabricamos laminados tipo ladrillo y mortero continuos y de 25 mm de longitud a partir de preimpregnado estándar y preimpregnado con óxido de grafeno (0,68 % en peso). Se realizaron ensayos de tracción, de fractura en modo I (doble voladizo) y de fractura en modo II (flexión con muesca en el extremo de tres puntos). A pesar de la baja cantidad de óxido de grafeno, se ha observado un ligero aumento en las propiedades.