編號：XJHY00107
篇名：橡膠納米復(fù)合材料計算機模擬研究進展與挑戰(zhàn)
作者：劉軍； 沈建祥； 張立群；
關(guān)鍵詞：橡膠； 納米增強； 分散； 界面； 動靜態(tài)力學(xué)； 分子動力學(xué)模擬；
機構(gòu)： 北京化工大學(xué)；
摘要： 總結(jié)了作者課題組采用分子動力學(xué)模擬研究橡膠納米復(fù)合材料目前取得的主要進展,包括不同幾何形狀的納米顆粒在橡膠基體中的分散機理、顆粒與橡膠分子鏈間的界面結(jié)合(聚合物玻璃化層是否存在)、顆粒對應(yīng)力應(yīng)變增強機理、碳納米彈簧的引入對橡膠粘彈性的調(diào)控以及橡膠納米復(fù)合材料非線性行為(Payne效應(yīng))產(chǎn)生的機理。模擬結(jié)果表明,存在一個最佳界面相互作用與接枝密度以實現(xiàn)納米顆粒均勻分散;對于片狀顆粒,在類似氫鍵界面相互作用時,存在聚合物玻璃化層。靜態(tài)力學(xué)增強來自于兩個方面:一是顆粒誘導(dǎo)分子鏈取向與排列,二是分子鏈吸附臨近顆粒形成橋鏈在大變形下的有限鏈伸長。同時發(fā)現(xiàn),碳納米彈簧的加入會明顯降低復(fù)合材料的滯后損失,并且得出納米顆粒直接接觸聚集與由分子鏈同時吸附多個顆粒成網(wǎng)對Payne效應(yīng)非線性行為均有貢獻。這些基礎(chǔ)問題的澄清,將為制備動靜態(tài)力學(xué)性能兼顧的橡膠納米復(fù)合材料提供重要科學(xué)依據(jù)與理論指導(dǎo),進而實現(xiàn)我國輪胎制品的高性能化與綠色化。最后針對橡膠納米復(fù)合材料多層次多尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系,簡要評述了計算機模擬研究存在的挑戰(zhàn)。
