数值模拟和比较不同纳米粒子的硬化环氧树脂的机械行为
Binbin Zhao1, Yiqiao Zhao1, Yiou Shen1
1School of Aerospace Engineering and Applied Mechanics, Tongji University, Shanghai 200092, China.
ACS omega
|September 4, 2023
概括
将纳米颗粒如纳米核心外聚合物和纳米等添加到环氧树脂中,可以提高性. 数字模拟显示,纳米核心外聚合物提供了最佳的裂传播阻力,为材料选择提供了洞察力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 环氧树脂被广泛使用,但经常遭受脆性.
- 纳米颗粒作为第二阶段的结合是改善环氧性的一种常见策略.
- 了解纳米粒子-矩阵相互作用对于有效的硬化至关重要.
研究的目的:
- 用有限元素分析模拟和比较不同纳米颗粒对环氧树脂的硬化效应.
- 研究纳米粒子类型和含量对机械性能和裂传播的影响.
- 为选择纳米颗粒用于硬化环氧系统建立理论基础.
主要方法:
- 使用有限元法 (FEM) 进行数值模拟.
- 采用代表性体积元素 (RVE) 模型来分析机械行为.
- 与纳米核心外聚合物,液体和纳米改性环氧树脂进行比较.
主要成果:
- 纳米改进了拉伸性能,而纳米核心外聚合物和液体降低了它们.
- 增加的纳米粒子含量导致裂传播长度减少.
- 纳米核心外聚合物表现出最显著的硬化效应.
- 失效模式取决于纳米粒子模量和粒子/矩阵接口特性.
结论:
- 该研究提供了对环氧树脂中纳米粒子硬化进行比较分析.
- 纳米核心外聚合物在减少裂传播方面表现出卓越的性能.
- 模拟结果为选择最佳纳米颗粒用于环氧硬化应用提供了指导.
