編號(hào)：XJHY00107
篇名：橡膠納米復(fù)合材料計(jì)算機(jī)模擬研究進(jìn)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(qiáng)； 分散； 界面； 動(dòng)靜態(tài)力學(xué)； 分子動(dòng)力學(xué)模擬；
機(jī)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(dòng)力學(xué)模擬研究橡膠納米復(fù)合材料目前取得的主要進(jìn)展,包括不同幾何形狀的納米顆粒在橡膠基體中的分散機(jī)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(duì)應(yīng)力應(yīng)變?cè)鰪?qiáng)機(jī)理、碳納米彈簧的引入對(duì)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(jī)理。模擬結(jié)果表明,存在一個(gè)最佳界面相互作用與接枝密度以實(shí)現(xiàn)納米顆粒均勻分散;對(duì)于片狀顆粒,在類似氫鍵界面相互作用時(shí),存在聚合物玻璃化層。靜態(tài)力學(xué)增強(qiáng)來(lái)自于兩個(gè)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(zhǎng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn),碳納米彈簧的加入會(huì)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(shí)吸附多個(gè)顆粒成網(wǎng)對(duì)Payne效應(yīng)非線性行為均有貢獻(xiàn)。這些基礎(chǔ)問題的澄清,將為制備動(dòng)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國(guó)輪胎制品的高性能化與綠色化。最后針對(duì)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(jiǎn)要評(píng)述了計(jì)算機(jī)模擬研究存在的挑戰(zhàn)。
