化陶纤维分子模型的原子构造及其基于分子动力学模拟的机械性质的研究
Yiqiang Hong1,2, Yu Zhu2, Youpei Du2
1Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers & Composites Laboratory, College of Aerospace Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 28, 2023
概括
分子模拟揭示了化纤维结构. 无形结构显示应力度,而晶体增强和交联接口增强拉伸强度并降低裂纹易受性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 分子模拟提供了对宏观材料性质的微观见解.
- 准确的分子结构表征和现实的数值模型对于材料设计至关重要.
研究的目的:
- 研究化纤维的表面形态和元素分布.
- 构建和分析无形和多接口化纤维的分子模型.
- 探索分子结构和在拉伸应力下机械性能之间的关系.
主要方法:
- 传输电子显微镜 (TEM) 和能量散射X射线光谱 (EDS) 用于表面形态学和元素分析.
- 扫描电子显微镜 (SEM) 和EDS用于补充分析.
- 定制的分子动力学模拟,用于构建和测试化纤维的分子模型.
主要成果:
- 成功构建了分子模型,代表了无形,无形-晶体接口和混合晶体结构.
- 不均的无形结构导致应力度和裂纹形成;密度增加提高了强度,但增加了裂纹敏感性.
- 没有交叉连接的晶体钢筋增强了性,并通过增加自由体积减少了裂纹易受性.
- 交叉连接接口可以改善负载传输和拉伸强度;增加密度可以减少裂的传播.
结论:
- 分子动力学模拟为了解复杂化纤维结构的机械行为提供了强大的工具.
- 材料设计策略包括晶体增强和优化的接口可以显著提高化纤维的性能.
- 在分子层面控制结构特征是为特定应用量身定制材料性质的关键.
