中国材料进展
中國材料進展
중국재료진전
MATERIALS CHINA
2014年
4期
232-237
,共6页
橡胶%纳米增强%分散%界面%动静态力学%分子动力学模拟
橡膠%納米增彊%分散%界麵%動靜態力學%分子動力學模擬
상효%납미증강%분산%계면%동정태역학%분자동역학모의
总结了作者课题组采用分子动力学模拟研究橡胶纳米复合材料目前取得的主要进展,包括不同几何形状的纳米颗粒在橡胶基体中的分散机理、颗粒与橡胶分子链间的界面结合(聚合物玻璃化层是否存在)、颗粒对应力应变增强机理、碳纳米弹簧的引入对橡胶粘弹性的调控以及橡胶纳米复合材料非线性行为(Payne效应)产生的机理.模拟结果表明,存在一个最佳界面相互作用与接枝密度以实现纳米颗粒均匀分散;对于片状颗粒,在类似氢键界面相互作用时,存在聚合物玻璃化层.静态力学增强来自于两个方面:一是颗粒诱导分子链取向与排列,二是分子链吸附临近颗粒形成桥链在大变形下的有限链伸长.同时发现,碳纳米弹簧的加入会明显降低复合材料的滞后损失,并且得出纳米颗粒直接接触聚集与由分子链同时吸附多个颗粒成网对Payne效应非线性行为均有贡献.这些基础问题的澄清,将为制备动静态力学性能兼顾的橡胶纳米复合材料提供重要科学依据与理论指导,进而实现我国轮胎制品的高性能化与绿色化.最后针对橡胶纳米复合材料多层次多尺度结构与性能关系,简要评述了计算机模拟研究存在的挑战.
總結瞭作者課題組採用分子動力學模擬研究橡膠納米複閤材料目前取得的主要進展,包括不同幾何形狀的納米顆粒在橡膠基體中的分散機理、顆粒與橡膠分子鏈間的界麵結閤(聚閤物玻璃化層是否存在)、顆粒對應力應變增彊機理、碳納米彈簧的引入對橡膠粘彈性的調控以及橡膠納米複閤材料非線性行為(Payne效應)產生的機理.模擬結果錶明,存在一箇最佳界麵相互作用與接枝密度以實現納米顆粒均勻分散;對于片狀顆粒,在類似氫鍵界麵相互作用時,存在聚閤物玻璃化層.靜態力學增彊來自于兩箇方麵:一是顆粒誘導分子鏈取嚮與排列,二是分子鏈吸附臨近顆粒形成橋鏈在大變形下的有限鏈伸長.同時髮現,碳納米彈簧的加入會明顯降低複閤材料的滯後損失,併且得齣納米顆粒直接接觸聚集與由分子鏈同時吸附多箇顆粒成網對Payne效應非線性行為均有貢獻.這些基礎問題的澄清,將為製備動靜態力學性能兼顧的橡膠納米複閤材料提供重要科學依據與理論指導,進而實現我國輪胎製品的高性能化與綠色化.最後針對橡膠納米複閤材料多層次多呎度結構與性能關繫,簡要評述瞭計算機模擬研究存在的挑戰.
총결료작자과제조채용분자동역학모의연구상효납미복합재료목전취득적주요진전,포괄불동궤하형상적납미과립재상효기체중적분산궤리、과립여상효분자련간적계면결합(취합물파리화층시부존재)、과립대응력응변증강궤리、탄납미탄황적인입대상효점탄성적조공이급상효납미복합재료비선성행위(Payne효응)산생적궤리.모의결과표명,존재일개최가계면상호작용여접지밀도이실현납미과립균균분산;대우편상과립,재유사경건계면상호작용시,존재취합물파리화층.정태역학증강래자우량개방면:일시과립유도분자련취향여배렬,이시분자련흡부림근과립형성교련재대변형하적유한련신장.동시발현,탄납미탄황적가입회명현강저복합재료적체후손실,병차득출납미과립직접접촉취집여유분자련동시흡부다개과립성망대Payne효응비선성행위균유공헌.저사기출문제적징청,장위제비동정태역학성능겸고적상효납미복합재료제공중요과학의거여이론지도,진이실현아국륜태제품적고성능화여록색화.최후침대상효납미복합재료다층차다척도결구여성능관계,간요평술료계산궤모의연구존재적도전.
