碳纳米管表面缺陷对聚甲基丙烯酸甲酯基体弹性的影响

摘要：

碳纳米管(CNTs)及其高分子复合材料在制备过程中,需要经过温度、溶液和力场等的耦合作用.因此,CNTs表面不可避免产生缺陷.为探索缺陷对复合材料弹性性能的影响机理,构建表面含有TSW(thrower-stone-wales)、SV(single vacancy)和无缺陷的CNTs增强聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体的分子模型,利用分子动力学理论和恒定应变拉伸法计算高分子纳米复合材料的弹性模量;分别研究在拉伸过程中CNTs与PMMA间的界面作用能和CNTs的弹性性能,揭示CNTs表面缺陷种类和数量对PMMA基体弹性性能的微观影响机理.研究结果表明:相较于无缺陷CNTs,表面含有TSW和SV缺陷的CNTs高分子复合材料的弹性性能均呈现一定程度降低,其中SV缺陷对复合材料基体弹性性能影响最明显;在拉伸过程中,CNTs自身的弹性性能在影响复合材料基体弹性性能中起到主导作用;高分子复合材料的弹性模量均随着CNTs表面缺陷数量增加而逐渐降低.在实际应用中,若要保证高分子复合材料的韧性和抗断裂性能时,可适当增加CNTs表面的缺陷数量,但当要保证确保高分子复合材料的强度时,需要尽量减少CNTs表面缺陷.

关键词：碳纳米管、高分子复合材料、分子模拟、表面缺陷、界面作用

所属期刊栏目：51

分类号：TB383.1(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目;广东省基础与应用基础研究基金资助项目;汕头大学科研启动基金资助项目

在线出版日期：2020-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：893-901