上海交大俞煒教授和尤偉助理研究員團隊：構(gòu)建團聚納米粒子/高分子復(fù)合材料特征結(jié)構(gòu)參數(shù)和模量增強定量關(guān)系的流變學(xué)本構(gòu)模型
2023-01-28 來源：高分子科技
團聚納米粒子廣泛應(yīng)用于增強高分子材料，最典型的例子是發(fā)展于上世紀初期的炭黑增強橡膠復(fù)合材料。有意思的是，人們對其增強機理的研究要晚于實際應(yīng)用。從最經(jīng)典的愛因斯坦流體力學(xué)方程開始，研究者發(fā)展了一系列的經(jīng)驗?zāi)Ｐ陀糜诿枋鰣F聚納米粒子的增強行為。然而，如何根據(jù)團聚納米粒子的特征結(jié)構(gòu)構(gòu)建定量化的模量增強本構(gòu)模型仍具有巨大的挑戰(zhàn)。
圖1. 透射電鏡圖像分析團聚粒子網(wǎng)絡(luò)間特征尺寸(a)和統(tǒng)計結(jié)果(b)，(c)粒子團聚體尺寸分布，(d-e)團聚納米粒子的特征結(jié)構(gòu)與粒子濃度的關(guān)系。
圖2. (a)橡膠平臺模量與粒子濃度關(guān)系，(b)粒子網(wǎng)絡(luò)模量與粒子濃度關(guān)系。
圖3. 團聚納米粒子的結(jié)構(gòu)示意圖和復(fù)合材料的線性流變學(xué)本構(gòu)模型。
圖4. (a) 高分子基體的線性黏彈性和模型結(jié)果，(b-d) 團聚納米粒子/高分子復(fù)合材料的線性黏彈性及模型結(jié)果。
以上工作建立的團聚納米粒子的結(jié)構(gòu)分析方法、粒子松弛行為與線性黏彈性之間定量關(guān)系的研究，有助于加深對團聚納米粒子增強復(fù)合材料的機理認識，也為下一步研究團聚納米粒子在快速大形變下的結(jié)構(gòu)演變和模量增強行為奠定了良好的表征分析方法和理論認識基礎(chǔ)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c02080
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