德国研究团队开发聚多巴胺改性聚乙烯纤维增强水泥基复合材料

德国德累斯顿工业大学与莱布尼茨聚合物研究所合作，利用聚多巴胺（PDA）对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维进行表面改性，显著提升其与低碳水泥（LC³）基体的界面结合强度。单纤维拔出试验显示，改性后界面剪切强度提升235%，宏观拉伸强度提高13.3%，为可持续建筑材料提供新方案。

在建筑行业向可持续发展转型的背景下，传统水泥基材料的高碳排放问题日益凸显。石灰石煅烧粘土水泥(LC³)作为低碳替代品虽能减少50%熟料用量，但其脆性特征限制了应用。纤维增强是提升韧性的有效手段，然而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因其非极性表面与水泥基体粘结薄弱，难以实现理想的应变硬化(SHCC)效果。这一"强纤维-弱界面"矛盾成为制约高性能复合材料发展的关键瓶颈。

作为首个将仿生界面工程与低碳水泥结合的系统研究，其意义不仅在于开发出抗拉强度高、应变能力强的材料，更开创了"分子界面设计-介观力学调控-宏观性能定制"的材料开发范式。研究团队正将该方法拓展至聚丙烯(PP)纤维增强体系，有望推动全球每年减少3亿吨水泥相关碳排放。

参考资料：

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