高分子复合材料

纳米SiO2改性环氧树脂复合材料热力学性能机理研究
纳米颗粒有望成为改善交联环氧树脂基体热力学、力学或粘弹性性能的优秀候选者。据报道,所制备具有新颖性能的纳米复合材料在电子、涂料、汽车和航空航天等行业具有巨大的应用潜力。总的来说,复合材料的性能取决于聚合物基质和填料的综合作用。为了更好改善聚合物材料的综合性能,纳米粒子必须进行表面修饰;将修饰链与自由链之间的界面通过化学键进行连接,可进一步提高复合材料结构和热力学稳定性。
采用分子动力学模拟的方法,利用Materials Studio软件中的Amorphous cell模块,Forcite plus模块以及COMPASS力场搭建了表面修饰的二氧化硅纳米球和环氧树脂复合材料体系,研究温度、SiO2表面修饰率和环氧树脂交联率等因素对界面层的结构和动力学性质的影响,探索界面化学键接的存在对复合材料界面性质的影响机制。本研究为复合材料界面相机制提供了理论指导,对复合材料的设计和制造有一定的参考意义。
ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 7499−7508



碳纳米管改性石墨烯环氧树脂复合材料界面结合性能模拟研究
石墨烯和碳纳米管都是比较热门的碳纳米材料,很多科研工作者利用碳纳米材料对树脂材料进行改性。本文利用Materials studio软件中的Forcite plus,Amorphous cell和COMPASS力场对碳纳米管/石墨烯/环氧树脂复合材料界面结合性能进行了研究,通过碳纳米管半径、壁数以及碳纳米管与石墨烯之间的距离和角度的变化,通过界面结合能、界面结合力等参数研究石墨烯在拔出过程中结合效果变化的规律;(Polymers 2019, 11, 121)



石墨烯-聚合物复合材料的热导率
随着科技的发展,电子设备体积逐渐变小,功率变大,因此需要有良好的散热材料;通常电子设备中材料主要有聚酰胺6 (PA6),聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)这几类,他们有着较低的密度、耐腐蚀性能、优异的力学性能以及良好的制备加工性能。研究者为了进一步提升他们的导热性能,往往在材料中添加Al2O3、 AlN 、BN、 SiC、graphene等纳米材料,其中石墨烯特殊的二维结构,其热导率为5300 W/(m·K);文献报道石墨烯改性聚合物对复合材料体系热导率有着非常明显的提升作用。
对于纳米材料改性聚合物,填料的分散效果以及填料和基体之间的界面结合效果将会影响复合材料的综合性能。良好的界面在复合材料中起到了传递应力、热量等作用,复合材料受到外界应力的作用,基体通过界面将应力传递给增强相,从而使得增强相承受应力。所以界面结合效果决定了复合材料性能。但是纳米材料实验中很难去表征界面结合效果。
Heat and Mass Transfer (2020) 56:1931–1945