AF表面纳米结构对温度下的AFRP接口特性的影响:一项MD模拟研究

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:

• 阿拉米德纤维增强环氧树脂复合材料 (AFRP) 是气体绝缘开关设备 (GIS) 中的关键绝缘元件.
• 由于电气和环境因素的高温,在AFRP中显著降低了亚拉胺纤维 (AF) 和环氧树脂 (EP) 之间的接口.

研究的目的:

• 用分子动力学 (MD) 模拟来研究温度对AF/EP复合材料界面特性的影响.
• 探索纳米粒子 (Al2O3,ZnO,CNT) 在热应力下增强界面特性的机制.

主要方法:

• 用分子动力学 (MD) 模拟来建模和分析AF/EP接口.
• 这项研究研究了温度对界面范德瓦尔斯力,结合能和可湿度的影响.
• 评估了三种不同的纳米粒子 (Al2O3, ZnO, CNT) 对界面粘附的影响.

主要成果:

• 温度升高显著降低了面接范德瓦尔斯力和结合能,使AF和EP之间的湿度恶化.
• 这三种纳米粒子 (Al2O3,ZnO,CNT) 都显示出AF/EP复合物的界面粘附度有所改善.
• Al2O3和CNT在高温下表现出更稳定的范德瓦尔斯力,这是由于它们的大双极时刻,减轻了附着损失.
• 即使在高温下,Al2O3和ZnO也保持了比AF更高的能量差距和Mulliken电荷,从而保持了界面绝缘.

结论:

• 温度对AF/EP界面特性产生不利影响,主要是通过削弱范德瓦尔斯相互作用.
• 纳米颗粒的包含有效地增强了接口粘附性,并减轻了AFRP复合材料中的热降解效应.
• 2O3和CNT在高温下保持界面稳定性和绝缘性能方面表现出卓越的表现.