聚合物-金属混合结构界面粘接微观机理及注射成型制备

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基本信息

  • 批准号：
    51805550
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    周明勇
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    E0508.成形制造
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Polymer-metal hybrid (PHM) structure molding technology is an important method to manufacture lightweight structure. It is drawing widespread attention in the fields of new energy vehicles, intelligent electronic products and etc. Direct injection molding technology is regarded as the most advantageous technologies in fabricating polymer-metal hybrid structure. However, there are some problems that defect the rapid development of this technique. Interface bonding mechanism is still unclear and the bonding strength of hybrid structure is not strong enough. In order to solve these problems, a novel analysis method based on molecular dynamics theory is proposed in this research project, mainly focusing on the mechanism of the interface bonding process in micro-scale, the crystal morphology of the polymer interface and the warping deformation mechanism and other scientific issues. The contact mechanism and non-bonded interaction of polymer-metal interface will be investigated to understand of chemical bonding at the interface. The filling regulation of polymer or fiber-reinforced material on the rough surface will be studied and the formation of mechanical interlocking structure will be analyzed. By utilizing the anodic oxidation technology on metallic surface and dynamic temperature technology on mold surface, the injection molding technology for polymer-metal hybrids and bonding strength of the mechanism will be studied thoroughly. The purpose of the project is to explore the microscopic theories and new technologies of interfacial bonding for injection molding of polymer-metal hybrid structure, which is of great significance for developing light-weight technology and practicing the new route for energy-saving and emission-reduction.
聚合物-金属混合结构成型技术是实现材料轻量化的重要手段，在新能源汽车、智能电子产品等领域正受到广泛关注。聚合物-金属直接注射成型技术作为成型聚合物-金属混合结构中最具优势的技术手段，目前存在着界面粘接机理尚不明确、混合结构粘接强度不足等问题，技术发展受到制约。为此，本项目提出基于分子动力学理论的微观分析方法，聚焦界面粘接过程的微观机理、聚合物界面结晶形态变化及翘曲变形机制等科学前沿问题。重点研究聚合物-金属界面浸润接触特性和非键结作用生产机理，掌握界面化学结合微观机理；继而分析不同尺度下聚合物及纤维增强材料在粗糙结构表面的充填规律和机械铆接结构形成过程；最终结合金属表面阳极氧化和快速变模温技术，研究聚合物-金属混合结构注射成型技术及粘接强度影响机制。项目研究旨在探索聚合物-金属混合结构注射成型的界面粘接微观理论和新型技术，对大力发展轻量化技术、践行节能减排新路线具有重要意义。

结项摘要

聚合物-金属混合结构成型技术是实现材料轻量化的重要手段，在新能源汽车、智能电子产品等领域正受到广泛关注。聚合物-金属直接注射成型技术作为成型聚合物-金属混合结构中最具优势的技术手段，目前存在着界面粘接机理尚不明确、混合结构粘接强度不足等问题，技术发展受到制约。为此，本项目提出基于分子动力学理论的微观分析方法，聚焦界面粘接过程的微观机理、聚合物界面形态变化及翘曲变形机制等科学前沿问题。重点研究聚合物-金属界面浸润接触特性和非键结作用生产机理，掌握界面化学结合微观机理，结果表明聚合物-金属界面的非键结作用主要由范德华力决定，探明了聚合物熔体在不同温度、基底材料、表面粗糙度下的界面铺展过程和界面能变化规律。继而分析不同尺度下聚合物材料在粗糙结构表面的充填规律和机械铆接结构形成过程，研究了成型过程中微尺度下的玻纤取向和纳米尺度下的机械互锁结构形成机制，探明了不同聚合物-金属组合形式及粗糙形貌对界面机械强度的影响规律；最终结合金属表面阳极氧化和变模温技术，研究聚合物-金属混合结构注射成型技术及粘接强度影响，针对PP-A5052混合结构的成型，提出了多种金属表面电化学处理工艺，以实现金属表面多级微纳米结构的构筑，进而提高了混合结构的界面剪切强度，并最终探明了聚合物熔体在金属嵌件表面的粘接规律。项目研究旨在探索聚合物-金属混合结构注射成型的界面粘接微观理论和新型技术，对大力发展轻量化技术、践行节能减排新路线具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Atomistic Investigation on the Wetting Behavior and Interfacial Joining of Polymer-Metal Interface
聚合物-金属界面润湿行为和界面连接的原子研究
  • DOI：
    10.3390/polym12081696
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    Polymers
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Mingyong Zhou;Liang Fu;Fengze Jiang;Bingyan Jiang;Dietmar Drummer
  • 通讯作者：
    Dietmar Drummer
Molecular Dynamics Simulation on the Effect of Bonding Pressure on Thermal Bonding of Polymer Microfluidic Chip
键合压力对聚合物微流控芯片热键合影响的分子动力学模拟
  • DOI：
    10.3390/polym11030557
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Polymers
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Zhou Mingyong;Xiong Xiang;Drummer Dietmar;Jiang Bingyan
  • 通讯作者：
    Jiang Bingyan
Interfacial interaction and joining property of direct injection-molded polymer-metal hybrid structures: A molecular dynamics simulation study
直接注塑聚合物-金属杂化结构的界面相互作用和连接性能：分子动力学模拟研究
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2019.01.286
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Zhou Mingyong;Xiong Xiang;Drummer Dietmar;Jiang Bingyan
  • 通讯作者：
    Jiang Bingyan
Molecular Dynamics Simulations on the Demolding Process for Nanostructures with Different Aspect Ratios in Injection Molding
不同长径比纳米结构注塑脱模过程的分子动力学模拟
  • DOI：
    10.3390/mi10100636
  • 发表时间：
    2019-10-01
  • 期刊：
    MICROMACHINES
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Weng, Can;Yang, Dongjiao;Zhou, Mingyong
  • 通讯作者：
    Zhou, Mingyong

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其他文献

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    张露
旅游供应链服务质量与成本控制研究
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  • 发表时间：
    2014
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  • 作者：
    侯静怡;梁昌勇;周明勇
  • 通讯作者：
    周明勇
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  • 作者：
    周明勇;蒋炳炎;鲁立君;张露;陈磊
  • 通讯作者：
    陈磊

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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