石墨烯环氧纳米复合材料的多尺度建模和表征
Collins Ekeowa1, S D Jacob Muthu1
1Faculty of Engineering and Applied Science, University of Regina, Regina, SK S4S 0A2, Canada.
Polymers
|May 11, 2024
概括
这项研究使用了多尺度建模来增强石墨烯环氧纳米复合材料. 结果显示,3.7%重量%的石墨烯显著改善了机械性能和相间行为.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 计算机建模 计算建模
背景情况:
- 石墨烯环氧纳米复合材料提供先进的材料性能.
- 多尺度建模对于理解复杂的材料行为至关重要.
- 优化石墨烯含量是最大限度地提高纳米复合材料性能的关键.
研究的目的:
- 使用多尺度建模来描述石墨烯环氧纳米复合材料的特性.
- 为了研究不同石墨烯含量对机械性能的影响.
- 在纳米和宏观尺度上分析相间行为.
主要方法:
- 多尺度建模结合了分子动力学 (MD) 和有限元素分析 (FEA).
- 尺度合的欧文-柯克伍德平均方法.
- 引分离试验用于评估相间机械性能.
主要成果:
- 根据机械强度,对石墨烯的功能化和6%的接种石墨烯的选择.
- 在3.7%重量%的石墨烯下观察到最佳性能,显示出最高的模量.
- 多尺度模型的结果显示了比实验数据更高的刚度,但类似的趋势高达3.7重量%的石墨烯.
结论:
- 3.7%重量份的功能化石墨烯显著增强了环氧纳米复合材料中的相间特性.
- 多尺度建模为纳米尺度和宏观尺度材料行为提供了宝贵的见解.
- 该研究验证了3.7%重量%石墨烯在提高纳米复合材料性能方面的有效性.
