New Approach to Nanoindentation Experiments and Modeling: Toward Fundamental Understanding of Thin Polymer Films and Polymer Nanocomposites
纳米压痕实验和建模的新方法:对聚合物薄膜和聚合物纳米复合材料有基本的了解
基本信息
- 批准号:0928050
- 负责人:
- 金额:$ 38万
- 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:2009-09-01 至 2013-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
New Approach to Nanoindentation Experiments and Modeling: Toward Fundamental Understanding of Thin Polymer Films and Polymer NanocompositesPI: LC Brinson, Northwestern University This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).The mechanical properties of polymers in confined domains are examined from a novel combination of nanoscale indentation experiments and theory. The work will be directly applied to thin polymer films and then extended to model polymer nanocomposites. These results will be the first of their kind to determine the nanoscale, local mechanical properties of polymers, providing new insight to help understand the physics of polymer chain motion and response near interfaces. The mechanics simulation and modeling will extend methods developed from contact mechanics theory to soft materials with viscoelastic properties and strong surface-driven property gradients and will overcome current limitations. The research is a creative, interdisciplinary endeavor, directly training graduate students, undergraduates and postdocs in research methods, experimental design, modeling, and nanotechnology, as applied to polymer systems and soft materials. The results will help understand fundamental issues in design of polymer products in the microelectronics, medical and structural fields ? these applications increasingly hinge upon polymers in small domains and at interfaces, demanding a deep understanding of local polymer properties to intelligently tailor small scale architectures. The work also has far-reaching impacts beyond the study of polymers in the development of a rigorous method to probe properties of materials via nanoindentation in cases of small sample sizes, where current size effects prohibit results. The analysis approach developed here can be extended to biological samples, with many of the same features and concerns, where small scale mechanics are increasingly discovered to play critical roles in biological properties and function.
纳米构造实验和建模的新方法:迈向对薄聚合物膜和聚合物纳米复合的基本理解:西北大学LC Brinson,该奖项是根据2009年《美国复苏和再投资法》(公共法律111-5)资助的。从纳米级压痕实验和理论的新型组合中检查了狭窄的领域。该工作将直接应用于薄聚合物膜,然后扩展到模型聚合物纳米复合材料。这些结果将是确定聚合物的纳米级机械性能的第一个结果,提供了新的见解,以帮助了解聚合物链运动的物理和接口附近的响应。力学仿真和建模将将开发的方法从接触力学理论开发到具有粘弹性特性和强大表面驱动属性梯度的软材料,并将克服当前局限性。 这项研究是一项创造性的,跨学科的努力,直接培训研究生,本科生和博士后,用于研究方法,实验设计,建模和纳米技术,应用于聚合物系统和软材料。结果将有助于了解微电子,医学和结构领域中聚合物产品设计的基本问题?这些应用程序越来越铰接在小域和界面中的聚合物上,要求对局部聚合物特性有深入的了解,以智能地量身定制小规模的体系结构。这项工作还具有深远的影响,而不是对聚合物的研究在开发一种严格的方法中通过纳米识别探测材料特性的情况下,在小样本量的情况下,当前尺寸效应禁止结果。此处开发的分析方法可以扩展到生物样品,并具有许多相同的特征和关注点,其中越来越多地发现小规模的力学在生物学特性和功能中起关键作用。
项目成果
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