《CNT網路/Polymer複合材料力學性能的多尺度數值模擬研究》是依託中國科學院力學研究所，由王超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CNT網路/Polymer複合材料力學性能的多尺度數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王超
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種新型材料,碳納米管增強聚合物複合材料在能源、淡水、航空航天等領域有著重要的套用前景,但其力學性能卻遠低於人們的預期。解思深院士等人提出了一種連續碳管網路增強複合材料的新概念,能充分發揮碳管潛能,有望徹底解決複合材料力學性能差的問題。如何最佳化設計碳管網路結構進而獲得最優的複合材料巨觀力學性能,仍需深入研究。本項目擬運用全原子、粗粒化多尺度模擬方法對該類新型複合材料的微觀結構與巨觀力學性能的相互關聯開展系統深入的研究,包括連續碳管網路的微觀結構、碳管網路與基體的相互作用、聚合物界面層等方面。力圖揭示該類複合材料的微觀結構與巨觀力學性能之間的相互關係,為設計新型碳管複合材料提供理論指導。
結題摘要
最近幾年，先進的碳管/石墨烯高分子聚合體材料在能源、環境、生物醫學等領域展現出廣闊的套用前景。但是該類材料的巨觀力學性能與其複雜的微觀結構之間的關係還沒有獲得很好的理解，包括多孔的碳管網路結構本身、碳管網路結構與高分子之間的纏結、石墨烯泡沫的結構特徵及其演化規律等，這極大的限制了該類新材料的開發和使用。本項目通過全原子以及粗粒化分子動力學模擬方法對碳管網路結構、碳管網路與高分子複合結構以及石墨烯泡沫材料的結構性能關係進行了系統的研究，揭示了：（1）強交聯對碳管網路材料的調控機制；（2）碳管間的纏結對碳管高分子複合材料的剛度、強度的增強機制；（3）石墨烯泡沫材料在拉伸、壓縮載荷下的微結構演化規律；（4）片層厚度對石墨烯泡沫材料導電率的調控機制；（5）石墨烯泡沫材料三種典型的能量耗散機制。本項目對碳管網路材料、碳管橡膠複合材料、石墨烯泡沫材料等新型納米材料的設計具有很好指導作用。
