碳纳米管增强聚合物复合泡沫材料力学性能的多尺度研究

项目名称： 碳纳米管增强聚合物复合泡沫材料力学性能的多尺度研究

项目编号： No.11472025

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 卢子兴

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 92万元

中文摘要： 作为新型的纳米复合泡沫材料，碳纳米管增强聚合物复合泡沫材料具有优异的力学性能，清楚地了解其微结构特征对力学性能的影响规律着十分重要的意义。本项目拟以碳纳米管增强复合泡沫材料为研究对象，建立能反映其各级结构特征的多尺度模型，对不同加载条件下材料的宏观力学行为和材料内部的变形、损伤演化规律进行定量的描述和模拟。结合理论、数值模拟和实验研究结果，建立该类材料的本构关系。在实验与数值模拟的基础上，深入探讨碳纳米管分布参数对复合材料力学性能的影响，并深入研究细观气孔参数对复合泡沫材料变形与失效机制的影响，探讨碳纳米管对复合泡沫材料的增强作用机理。同时，建立材料制备工艺参数与模型控制参数的联系，从而为材料力学性能的优化和设计提供理论指导。

中文关键词： 纳米复合泡沫材料；碳纳米管；多尺度；力学性能；聚合物

英文摘要： As a new nanocomposite foams, CNT/polymer nanocomposite foams exihibit excellent mechanical properties. It is therefore significant to understand the influence of the microstructure on mechanical properties of this type of materials. This project is focused on CNT reinforced nanocomposite foam, and multiscale mechanical models based on the its microstructures are established to simulate internal deformations, damage envolutions and macroscopic mechanical behaviors. The constitutive relationships of such materials are established by experiments, analyses and numerical simulations. Based on the research of experiments and numerical simulations, the effects of CNT distribution parameters on the mechnical properties of the composites are investigated, as well as the effect of micro-bubble parameters on the deformation and failure mechanism of nanocomposite foams, and the mechanism of CNTs reinforcing the nanocomposte foams. Finally, the relationship of process parameters and model parameters are established, which is expected to provide an insight into the optimal design of mechanical properties for such materials.

英文关键词： nanocomposite foams;carbon nanotube;multiscale;mechanical properties;polymer