在石墨烯/石墨烯氧化物-环氧复合材料的物理和机械改进的分子机制
Deniz Budak1, Sevil Sarikurt2, Tugce Gur3
1Department of Polymer Science and Technology, Middle East Technical University, 06800, Ankara, Turkey.
概括
分子模拟显示,在环氧树脂中优化石墨烯 (Gr) 和石墨烯氧化物 (GO) 添加剂可以提高性能. 在GO上,均的分散和特定的功能组是改善界面粘附和材料性能的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 石墨烯 (Gr) 和石墨烯氧化物 (GO) 添加剂可以提高环氧树脂的性能.
- 在环氧基质中实现强的粘附和Gr / GO的均分散对于改善性能至关重要.
- 了解界面相互作用是设计高性能环氧纳米复合材料的关键.
研究的目的:
- 通过分子建模,研究DGEBA/DETA基环氧纳米复合材料与Gr和GO添加剂的界面相互作用和机械性能.
- 探索各种因素对界面粘附的影响,包括环氧:硬化剂比率,GO功能化,填充剂含量和填充剂分散.
- 阐明填充剂聚合对环氧纳米复合材料整体性能的影响.
主要方法:
- 分子建模和模拟技术,包括密度函数理论 (DFT) 和分子动力学 (MD).
- 对界面相互作用能量和模块的研究.
- 参数的系统变化,例如GO上的氧含量,环氧:硬化剂比率,填充剂质量百分比,填充剂大小/分散.
主要成果:
- 在GO上含氧量高达10%的功能组显著提高了大型Gr/GO的界面相互作用能量.
- 根据GO的氧含量和大小,DETA硬化剂的比例会对相互作用能量产生不同的影响,边缘功能发挥着作用.
- 填充剂聚合极大地降低了材料性能,解释了较低的实验填充剂百分比.
结论:
- 优化GO的功能化和控制环氧:硬化剂比率对于最大限度地提高环氧纳米复合材料的界面粘附性至关重要.
- 分子模拟为填充剂分散和聚合效应提供了宝贵的见解,这对于实验设计至关重要.
- 这些发现通过理解纳米级相互作用,为合理设计高性能石墨烯基环氧纳米复合材料提供了一条途径.
