2024年11月12日，房国豪教授团队在结构与建筑技术领域顶级期刊《Cement and Concrete Composites》发表了题为“Effect of nano-silica on mechanical properties and microstructure of engineered geopolymer composites”的研究论文。该研究揭示了纳米二氧化硅（SiO2）对工程地聚合物复合材料（EGC）宏观力学性能与微观结构之间相互作用的内在机制。房国豪教授为通讯作者，深圳大学为第一完成单位。
本研究系统评价了加入纳米二氧化硅 （NS） 解决 EGC 强度和延性平衡问题的可行性，旨在开发具有卓越力学性能的EGC材料。通过采用X射线计算机断层扫描（XCT）和背散射电子显微镜（BSEM）技术，深入分析了NS-EGC的微观结构与力学性能之间的关联，以阐明其性能提升的内在机制。研究结果表明，基于微观力学设计理论成功制备了具有优异拉伸和压缩性能的 NS-EGC混合物。经优化，纳米二氧化硅的最佳掺量和颗粒尺寸分别为1 %和15 nm。在此条件下，制备的复合材料表现出显著的力学性能提升，其中抗压强度达94 MPa，抗拉强度为9.17 MPa，拉伸应变能力高达9.06%，均优于本文报道的其他EGC材料。纳米二氧化硅的引入显著改善了复合材料的孔隙结构，并优化了纤维的取向和分散状态，这些微观结构的调控在很大程度上决定了材料的力学表现。本研究提供了一种通过纳米二氧化硅优化EGC强度和延性平衡的新策略，为EGC在高性能结构材料领域的应用提供了新的发展方向。
本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2024.105849
图1. 高强度高延性固废基工程地聚物复合材料
