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石墨烯/PMMA复合材料的界面力学性能增强机制

发布时间:2021-11-25 03:28
  在聚合物中添加一定量的石墨烯,形成的石墨烯/聚合物复合材料有着比纯净聚合物更加优异的材料性能。石墨烯/聚合物复合材料已被广泛地应用于材料科学、能源、物理以及化学等诸多领域。但是,受到科研条件的制约,对石墨烯/聚合物复合材料微观特性的研究仍然面临很大困难。本文应用大规模分子动力学方法,在ReaxFF反应力场条件下,模拟了将单层石墨烯从聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体中拉出的过程。研究了石墨烯的功能化、表面缺陷以及缺陷处的功能化等因素,对石墨烯/聚合物复合系统界面剪切特性的影响,揭示了石墨烯增强聚合物材料力学性能的微观机理,为新型石墨烯/聚合物复合材料的制备提供了理论依据。本文的主要研究内容如下:(1)通过高温熔融-淬火的方法,制备了单层石墨烯/PMMA复合系统的样本。确定了将单层石墨烯拉出PMMA基体的模拟方法。(2)研究了氧化石墨烯的功能化对复合系统界面剪切特性的影响。复合系统的界面剪切特性随边缘功能化率的增加而持续增强,却随表面功能化率的增加逐渐趋于饱和。随表面功能化率的增加,PMMA在氧化石墨烯表面的聚集程度逐渐减弱,复合系统界面上的范德华力随之减小。另外,通过研究氧化石墨烯和PM... 

【文章来源】:重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:66 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

石墨烯/PMMA复合材料的界面力学性能增强机制


石墨烯的原子结构

石墨,片层,单层,晶格


绍了单层石墨烯/PMMA 复合系统的制备方法以中拉出的模拟方法。接着介绍了本研究中涉及的部对 ReaxFF 势函数进行简要介绍,并验证了其合理烯、缺陷石墨烯、缺陷功能化石墨烯对复合系统定基础。聚合物系统的制备墨烯我们应用 Accelrys 公司开发的 Materials Studio 软,其尺寸为 60.51 × 41.34 ,所有碳原子均为 s悬键碳原子活性较大,为避免其与聚合物发生反钝化处理。基于完整晶格的单层石墨烯(图 2.1)陷处理,以此获得氧化石墨烯、缺陷石墨烯、功。

单链,分子,石墨


图 2.2 PMMA 分子单链Fig. 2.2 Atomic configuration of single PMMA chain的制备单层石墨烯和PMMA基体组成的石墨烯/PMMMA片层。图2.3给出了单层石墨烯/PMMA复合单层石墨烯和上下各一块PMMA片层组成石法模拟了石墨烯/PMMA复合系统的制备过程结构四周加墙,在温度为500 K下充分弛豫50过程中,我们将石墨烯固定。然后,逐渐移.15 g/cm3,并使复合系统的形状规整,由此获统的初始结构。接着,以5 K/ps的降温速率使20 ps至系统平衡。最后,解除石墨烯的固定约为100 K下弛豫50 ps,这样就制备出了拉出模统。在制备过程中,我们始终采用Noose-Hoo

【参考文献】:
期刊论文
[1]静电纺丝法制备PVA-SA-CuTsPc纳米纤维改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜[J]. 周挺进,陈晓,陈日耀,郑曦,陈震.  高分子材料科学与工程. 2013(01)



本文编号:3517309

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