Interfacial Nucleation and Growth of Hierarchical Structures and Phases in Polymer Nanocomposites

聚合物纳米复合材料中分层结构和相的界面成核和生长

基本信息

  • 批准号:
    0824001
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-01-01 至 2010-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Intellectual Merit: The research objective of the project is to investigate the basic physical mechanisms underlying the evolution of hierarchical structures and phases during pressure-induced crystallization of polymers containing dispersion of nano-particles. The research will address critical issues of nucleation and growth of polymer crystals at interfaces in polymer nano-composite systems. This will provide an insight into the adhesion process, which would point to methods to improve the interfacial properties of these material systems. Thermodynamic models with predictive capabilities will be developed for a wide range of nano-particle-reinforced polymer systems based on the nature of thermodynamically-driven interactions at the polymer-nano-particle interface. Successful completion of the research will provide generic guidelines governing pressure-induced processing of polymer nano-composites that fundamentally affect the structure and composition on a nanometer-size scale, in a manner similar to nano-grained metals. Broader Impact: The understanding of physical processes will enable high strength-toughness combination to be achieved in polymer nano-composite systems, allowing use of thinner sections or components with consequent energy savings. Additionally, enhanced scratch resistance of nano-structured composites would promote their use in storage devices, biomedical components, and applications requiring optical transparency. Graduate and undergraduate engineering students will benefit through involvement in research and integration of research with existing curriculum.
智力优势:该项目的研究目标是研究含有纳米粒子分散体的聚合物在压力诱导结晶过程中分层结构和相演化的基本物理机制。该研究将解决聚合物纳米复合材料系统界面处聚合物晶体成核和生长的关键问题。这将提供对粘合过程的深入了解,从而找到改善这些材料系统界面性能的方法。基于聚合物-纳米颗粒界面处热力学驱动相互作用的性质,将为各种纳米颗粒增强聚合物系统开发具有预测能力的热力学模型。该研究的成功完成将为聚合物纳米复合材料的压力诱导加工提供通用指南,这种加工从根本上影响纳米尺度上的结构和成分,其方式类似于纳米晶粒金属。更广泛的影响:对物理过程的理解将使聚合物纳米复合材料系统实现高强度-韧性组合,从而允许使用更薄的部分或组件,从而节省能源。此外,纳米结构复合材料增强的耐刮擦性将促进其在存储设备、生物医学组件和需要光学透明度的应用中的使用。工程专业的研究生和本科生将通过参与研究以及将研究与现有课程相结合而受益。

项目成果

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