納米復(fù)合材料
關(guān)注創(chuàng)建者：晉源貔貅 創(chuàng)建時(shí)間：2018-08-17
納米復(fù)合材料的視頻教程
LS-DYNA復(fù)合材料數(shù)值方法之復(fù)合材料理論
復(fù)合材料層合板的整體性能要有大致的評價(jià) 3. 數(shù)值手段只是思想的延伸，內(nèi)核還是基本理論
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復(fù)合材料、點(diǎn)陣復(fù)合材料高速?zèng)_擊有限元分析考慮cohesive界面
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ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例三-復(fù)合材料彈簧壓縮變形損傷失效模擬
本案例詳細(xì)講解了工程上常用的玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料彈簧壓縮變形損傷失效模擬，重點(diǎn)講解了模型部件的建模處理方法，玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料的本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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納米復(fù)合材料的實(shí)例教程
高分子納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展
摘要：闡述了高分子納米復(fù)合材料的發(fā)展研究現(xiàn)狀及高分子納米復(fù)合材料的制備方法、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和性能，同時(shí)介紹了高分子納米材料的表征技術(shù)及應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：高分子；納米材料；復(fù)合材料；制備；表征；應(yīng)用
1、引言
納米材料科學(xué)是一門新興的并正在迅速發(fā)展的理、膠體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和表面、界面科學(xué)等多種學(xué)科,在實(shí)際應(yīng)用和理論上都具有極大的研究價(jià)值,所以成為近些年來材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一, 被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”[ 1 ,2 ]。高分子納米復(fù)合材料是近年來高分子材料科學(xué)的一個(gè)發(fā)展十分迅速的新領(lǐng)域。一般來說，它是指分散相尺寸至少有一維小于 100 納米的復(fù)合材料。這種新型復(fù)合材料可以將無機(jī)材料的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與高分子材料的韌性、可加工性及介電性質(zhì)完美地結(jié)合起來，開辟了復(fù)合材料的新時(shí)代，制備納米復(fù)合材料。已成為獲得高性能復(fù)合材料的重要方法之一。
高分子材料科學(xué)的涉及非常廣泛,其中一個(gè)重要方面就是改變單一聚合物的凝聚態(tài),或添加填料來實(shí)現(xiàn)高分子材料使用性能的大幅提升。因此納米粒子的特異性能使其在這一領(lǐng)域的發(fā)展過程中順應(yīng)了高分子復(fù)合材料對高性能填料的需求, 對高分子材料科學(xué)突破傳統(tǒng)理念發(fā)揮重要的作用。納米材料科學(xué)與高分子材料科學(xué)的交融互助就產(chǎn)生了高分子納米復(fù)合材料[3]。
2、高分子納米復(fù)合材料的制備
高分子納米復(fù)合材料的涉及面較寬,包括的范圍較廣,近年來發(fā)展建立起來的制備方法也多種多樣[4、6 ],可大致歸為四大類:納米單元與高分子直接共混,在高分子基體中原位生成納米單元;在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子及納米單元和高分子同時(shí)生成。
展開 來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
聚合物基材料由于其優(yōu)異的靈活性，重量輕，優(yōu)良的可加工性和低成本的特點(diǎn)，在大功率微電子器件的熱管理方面引起了廣泛的關(guān)注。但是，大多數(shù)聚合物具有相對較低的導(dǎo)熱系數(shù)，范圍為0.1至0.5 W/mk。提高聚合物導(dǎo)熱性的一種簡單而有效的方法是將高導(dǎo)熱填料(如金屬、陶瓷、碳基材料)摻入聚合物中。碳納米管，由于其出色的導(dǎo)熱性(≈1000-3000 W/mk)，似乎是一種很有前途的導(dǎo)熱填料。根據(jù)麥克斯韋方程，1 vol%的碳納米管負(fù)載應(yīng)該會(huì)導(dǎo)致聚合物納米復(fù)合材料的導(dǎo)熱性增加十倍。然而，碳納米管增強(qiáng)納米復(fù)合材料的高界面熱阻極大地限制了碳納米管優(yōu)越導(dǎo)熱性的利用，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)低于理論計(jì)算的預(yù)期。
一般來說，碳納米管增強(qiáng)納米復(fù)合材料的界面熱阻可分為基體與碳納米管界面處的熱阻和碳納米管填料之間的熱阻。聚合物基體和碳納米管填料之間的界面熱阻歸因于它們的聲子譜的巨大不匹配，這是難以消除的。界面焊接是提高聚合物納米復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的一種有效方法。例如，碳化聚酰亞胺(PI)焊接的3D石墨烯骨架的導(dǎo)熱性提高了兩倍。在我們之前的工作中，石墨層焊接的3D碳納米管網(wǎng)絡(luò)由于在結(jié)處有效的聲子和應(yīng)力傳遞而顯示出大大改善的導(dǎo)熱性。通過界面焊接，還觀察到氮化硼和碳化硅納米線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)熱性顯著增強(qiáng)。然而，目前仍然缺乏對于界面聲子傳輸機(jī)理的深入研究。
02
成果掠影
近期，天津大學(xué)封偉教授、香港理工大學(xué)沈曦教授和香港中文大學(xué)（深圳）鄭慶彬教授聯(lián)合采用實(shí)驗(yàn)與分子動(dòng)力學(xué)模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了界面焊接對CNT增強(qiáng)聚合物納米復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。該文報(bào)道了一種界面焊接策略來構(gòu)建三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)(GS-w-CNT)。
展開 【研究背景】
復(fù)合功能氧化物材料對于新材料系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，以及在促進(jìn)超材料、自旋電子學(xué)、多鐵性和量子系統(tǒng)的物理性質(zhì)控制和多功能性等新興技術(shù)發(fā)展方面引起了廣泛的研究興趣。已經(jīng)證明的幾種具有多層或納米線形態(tài)的兩相納米復(fù)合材料系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的物理特性，包括鐵電性、鐵磁性、磁阻，以及諸如光學(xué)磁性、負(fù)折射和雙曲線色散等奇特光學(xué)性質(zhì)。例如，具有有序和各向異性金屬–電介質(zhì)納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)的雙曲線超材料以實(shí)現(xiàn)高波矢的傳播。由于自然界中存在極少量的雙曲線材料，因此這種人工設(shè)計(jì)的納米復(fù)合材料方法提供了一種多功能平臺(tái)，使得這類材料能應(yīng)用于衍射成像，傳感，波導(dǎo)，并且還賦予了電，磁和光響應(yīng)的性能。然而，由于在結(jié)晶度和形貌方面結(jié)構(gòu)的可用性有限，因此需要設(shè)計(jì)更靈活、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜以及制備方法更普適的復(fù)合功能氧化材料技術(shù)，以用于開發(fā)下一代集成光子和電子器件。
【成果簡介】
近日，普渡大學(xué)汪海燕教授通過新穎的兩步模板化生長方法，實(shí)現(xiàn)了一種獨(dú)特的“納米管”形式的高度有序的Au-BaTiO3-ZnO納米復(fù)合材料。有序的三相“納米管”狀結(jié)構(gòu)提供了獨(dú)特的功能，例如與其他隨機(jī)結(jié)構(gòu)相比，由高度各向異性的納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可見和近紅外區(qū)域中明顯的雙曲線色散。這項(xiàng)研究為多相結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、生長和應(yīng)用開辟了新的可能性，并提供了一種新的方法來設(shè)計(jì)復(fù)雜的納米復(fù)合系統(tǒng)，在納米尺度上以前所未有的方式控制電子與光物質(zhì)的相互作用。該成果近日以題為“Self-Assembled Ordered Three-Phase Au–BaTiO3–ZnO Vertically Aligned Nanocomposites Achieved by a Templating Method”發(fā)表在知名期刊Adv. Mater.上。
展開 因此，開發(fā)創(chuàng)新的高導(dǎo)熱材料來解決這一問題具有重要意義，常見的導(dǎo)熱填料如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、金剛石、石墨、金屬顆粒、碳納米管(CNTs)、石墨烯等，已被廣泛用于制備聚合物復(fù)合材料，以達(dá)到期望的性能。
其中，碳納米管相對于金屬納米填料具有更大的縱橫比和靈活性，可以更好地融入聚合物基體中，以滿足熱管理要求。多壁碳納米管(MWCNT)的導(dǎo)熱系數(shù)為2586 ~ 3075 W/(mK) 。然而，在先前的研究中，在聚合物復(fù)合材料中加入碳納米管對熱傳導(dǎo)或傳熱能力的增強(qiáng)作用有限。因此，開發(fā)一種能夠使得碳納米管在聲子傳輸?shù)臐撏ǖ赖氖走x方向上有序排列，以及調(diào)整在復(fù)合材料中所需的填充位置，這對于實(shí)現(xiàn)快速熱傳導(dǎo)的迫切需求是必不可少的。
3D打印，也被稱為增材制造，是一種從3D模型數(shù)據(jù)一層一層地將材料連接起來制造物體的過程。其中直接墨水直寫(DIW)和熔融層積成型(FDM)正在成為制造聚合物納米復(fù)合材料最成功和最廣泛使用的工藝。其中FDM方法是一種簡單的方法，可以制造幾何復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，并可編程宏觀和微觀結(jié)構(gòu)。3D打印的高縱橫比材料可以賦予打印結(jié)構(gòu)特殊的多功能，包括在電氣和熱管理、能量收集、能量存儲(chǔ)和傳感等應(yīng)用中所需要的功能。
3D打印和碳納米管的結(jié)合可以為分層排列的結(jié)構(gòu)編程提供無限的可能性。為了獲得高導(dǎo)熱性的聚合物納米復(fù)合材料，最需要的是在聚合物基體中加入大量的填料，并控制填料的取向和位置。3D打印能夠?qū)⑻盍戏植荚?em>復(fù)合材料中具有所需方向的特定位置，有助于形成導(dǎo)熱路徑，并在首選方向上提高導(dǎo)熱性。
02
成果掠影
近期，美國特拉華大學(xué)材料科學(xué)與工程系的倪超英教授在通過3D打印的方法驗(yàn)證了該工藝對聚合物導(dǎo)熱性能的影響。
展開 可制備三維高分子納米復(fù)合材料的新方法。碳納米管（CNTs）和石墨烯作為一種新型的碳納米材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，在聚合物納米復(fù)合材料領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。
近年來，中國科學(xué)院新疆理工研究所研究員馬鵬程領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在碳納米管泡沫材料的制備和應(yīng)用方面取得了一系列進(jìn)展，部分研究成果已應(yīng)用于國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。授權(quán)和授權(quán)。柔性傳感裝置中的三維聚合物納米復(fù)合材料的研究成果發(fā)表在《復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)》上，該研究得到了國家計(jì)劃、自然科學(xué)基金和精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟的支持。中國科學(xué)院研究生院。
研究人員使用廉價(jià)的商業(yè)化聚合物泡沫作為模板。通過控制實(shí)驗(yàn)條件，制備原位催化劑，部分熱解聚合物模板，以及納米材料的生長，實(shí)現(xiàn)了CNT泡沫的高效可控生長。馬鵬程說，我們獲得的納米材料具有優(yōu)異的St。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、疏水性和吸附性均能吸附30～80倍的有機(jī)溶劑和未聚合的液體聚合物樹脂，可制備任意形狀的碳納米管泡沫，為C的制備提供了極大的便利。聚合物納米復(fù)合材料。
同時(shí)，研究人員充分利用了CNT泡沫的孔結(jié)構(gòu)和吸附性能，并以聚甲基硅氧烷為基質(zhì)，采用樹脂自滲透法制備了三維聚合物納米復(fù)合材料。研究了該材料的力學(xué)性能和電學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，該材料具有獨(dú)特的壓阻效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，研制了一種基于三維聚合物納米復(fù)合材料的柔性應(yīng)變傳感器。
研究人員利用自行研制的掃描電鏡（SEM）原位微機(jī)械測試裝置研究了應(yīng)力條件下器件的微觀斷裂行為。結(jié)果表明，器件的電阻行為與CNT泡沫骨架的變化、內(nèi)部裂紋的形成和擴(kuò)展以及微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)有關(guān)，從結(jié)構(gòu)變化的角度解釋了傳感材料的力電耦合行為。
柔性應(yīng)變傳感器可以以多種方式結(jié)合到實(shí)際應(yīng)用中，如電子皮膚顯示材料的應(yīng)力分布、指示材料的存取電路的應(yīng)變狀態(tài)等。它在可穿戴設(shè)備、柔性電子顯示、儲(chǔ)能等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
展開 
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納米復(fù)合材料的最新內(nèi)容
突破長度極限，開啟制造新紀(jì)元
在高端復(fù)合材料領(lǐng)域，長度一直是衡量制造能力的核心標(biāo)尺。傳統(tǒng)CF/PEEK單向帶受限于工藝瓶頸，往往只能提供數(shù)十米至數(shù)百米的斷續(xù)產(chǎn)品，接頭頻繁、性能波動(dòng)、效率低下成為困擾行業(yè)的頑疾。
如今，江蘇君華特種高分子材料股份有限公司自豪地推出連續(xù)長度1000米CF/PEEK預(yù)浸帶（LU-CF/PEEK）—這不是簡單的數(shù)字疊加，而是熱塑性預(yù)浸料制造技術(shù)的革命性跨越。
復(fù)合材料多尺度力學(xué)仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當(dāng)纖維端面與基體表面未能完全共面時(shí)，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)投影誤差。這些問題在手動(dòng)腳本處理時(shí)出錯(cuò)的概率較高。
針對上述情況，基于Abaqus環(huán)境開發(fā)了Periodic RVE Generator插件，對纖維生成
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一套深度集成、功能豐富的 Matlab 近場動(dòng)力學(xué)（Peridynamics）原代碼合集。代碼不僅復(fù)現(xiàn)了PD領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)算例（彈性問題驗(yàn)證），更進(jìn)一步拓展到了熱力學(xué)、復(fù)合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業(yè)設(shè)計(jì)參考或PD算法的深度進(jìn)階學(xué)習(xí)資料。
基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)：
鍵基 PD (BBPD)：最經(jīng)典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
常規(guī)態(tài)基
會(huì)議簡介
2026年第九屆機(jī)械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國際會(huì)議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會(huì)議將匯聚全球權(quán)威的機(jī)械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學(xué)者，旨在解決工程實(shí)踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
MEACM自2017年以來，已先后在香港、哈爾濱、北京、三亞等多個(gè)國家地區(qū)舉行，并在過去8年中取得了成功，成為了真正的國際性的活動(dòng)。會(huì)議通過投稿參與報(bào)告
會(huì)議簡介
2026年第九屆機(jī)械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國際會(huì)議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會(huì)議將匯聚全球權(quán)威的機(jī)械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學(xué)者，旨在解決工程實(shí)踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
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微型提升閥以后的發(fā)展趨勢是什么？2個(gè)月前
材料創(chuàng)新提升性能與壽命
傳統(tǒng)金屬或塑料材質(zhì)在極端工況下易出現(xiàn)磨損、腐蝕等問題，以后微型提升閥將更多采用高性能工程塑料（如PEEK）、陶瓷涂層、甚至復(fù)合納米材料，以增強(qiáng)耐化學(xué)性、耐磨性和溫度適應(yīng)范圍，諾冠持續(xù)投入材料科學(xué)研究，確保產(chǎn)品在高潔凈、高真空或強(qiáng)腐蝕環(huán)境中依然穩(wěn)定運(yùn)行。
3.
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型2個(gè)月前
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
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Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型2個(gè)月前
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
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ABAQUS 纖維復(fù)合材料層合板鉆孔2個(gè)月前
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