剪切场下纳米粒子在官能化橡胶基体中有序结构的形成机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51703198
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0304.通用高分子材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The use of a shear field is an effective means to induce the ordering and orientation of nanoparticles in rubber matrix. However, a significant disadvantage of shear to order nanoparticles is that once the flow is removed the ordered structures decompose into disordered particles again due to the relaxation of the matrix chains. Based on the previous studies, this project seeks to solve this problem via rational functionalization of polymer chains. To provide thorough understanding into this respect, this project will employ molecular dynamics simulation, which is of great advantage in revealing microstructure evolutions under both equilibrium and non-equilibrium conditions, to investigate the arrangement behaviors of nanoparticles in functionalized rubber matrix under quiescent, steady shear and oscillatory shear conditions, as well as during the relaxing process after ceasing shear. The influences of various factors, including the shear conditions and the physical and chemical properties of the functionalized rubber, will be explored. The mechanism of how shear field induce the ordering of nanoparticles in functionalized rubber matrix will be revealed, and the underlying mechanism of why shear-induced ordered nanoparticle structures can be maintained after the cessation of shear will also be clarified. Finally, we will carry out some experimental work to verify the simulation results. The execution of this project will provide theoretical guidance to the designing of high-performance functional rubber nanocomposites, the developing of processing technology, and the studying of structure-property relationship of the rubber nanocomposites.
剪切场是诱导纳米粒子在橡胶基体中发生有序排列和取向的有效手段,但其缺点是当剪切停止后这种有序结构由于分子链的松弛很容易恢复无序状态。基于前期研究工作,本项目提出通过对高分子链进行合理的官能化改性,解决剪切停止后有序结构难以保持稳定这一关键科学难题。为深化对其机制的认识,本项目拟利用分子动力学模拟易于实现在线追踪微观结构在动静态条件下演变行为的优势,对静态(未施加剪切)下、稳态剪切与振荡剪切下、以及剪切停止后,纳米粒子在官能化橡胶基体中的排列行为进行系统研究,探索剪切条件与官能化橡胶的物理化学特性对纳米粒子排列行为的协同影响,揭示剪切场对纳米粒子排列行为的调控机制,阐明剪切停止后纳米粒子有序排列结构保持稳定的微观机理。最后我们将辅以实验研究,以对模拟结果进行验证。通过本项目的研究,有望为高性能功能性橡胶纳米复合材料的设计、加工技术开发、结构-性能研究提供理论指导。

结项摘要

本项目利用分子动力学模拟易于实现在线追踪微观结构在动静态条件下演变行为的优势,对静态(未施加剪切)下、稳态剪切与振荡剪切下、以及剪切停止后,纳米粒子在官能化橡胶基体中的排列行为进行了系统研究。通过系统粗粒化法构建了官能化丁苯橡胶-白炭黑纳米粒子复合体系粗粒化模型,探明了橡胶分子链及纳米粒子的官能化改性对纳米填料分散与自组装行为的影响机制,给出了剪切过程中纳米粒子排列行为受剪切条件、官能化分子链序列结构等因素的影响关系,揭示了剪切场对纳米粒子排列行为的调控机制,明晰了剪切停止后粒子有序结构保持稳定的动力学机制。最后我们通过实验研究,验证了橡胶分子链官能化改性对改善填料分散的意义。通过本项目的研究,有望为高性能功能性橡胶纳米复合材料的设计、加工技术开发、结构-性能研究提供理论指导。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Shear-induced parallel and transverse alignments of cylinders in thin films of diblock copolymers
二嵌段共聚物薄膜中剪切引起的圆柱体平行和横向排列
  • DOI:
    10.1039/c8sm00833g
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Soft Matter
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Chen Yulong;Xu Qian;Jin Yangfu;Qian Xin;Ma Rui;Liu Jun;Yang Dexin
  • 通讯作者:
    Yang Dexin
Nanoparticle Mobility within Permanently Cross-Linked Polymer Networks
永久交联聚合物网络中的纳米粒子迁移性
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.0c00334
  • 发表时间:
    2020-06-09
  • 期刊:
    MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Chen, Yulong;Ma, Rui;Liu, Jun
  • 通讯作者:
    Liu, Jun
Locust bean gum/gellan gum double-network hydrogels with superior self-healing and pH-driven shape-memory properties
刺槐豆胶/结冷胶双网络水凝胶具有优异的自修复和pH驱动的形状记忆特性
  • DOI:
    10.1039/c9sm00861f
  • 发表时间:
    2019-08-14
  • 期刊:
    SOFT MATTER
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Lv, Yukai;Pan, Zheng;Qian, Xin
  • 通讯作者:
    Qian, Xin
Preparation of konjac glucomannan-borax hydrogels with good self-healing property and pH-responsive behavior
具有良好自修复性能和pH响应行为的魔芋葡甘聚糖-硼砂水凝胶的制备
  • DOI:
    10.1007/s10965-019-1702-z
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Polymer Research
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Song Cunzhen;Lv Yukai;Qian Kaiyao;Chen Yulong;Qian Xin
  • 通讯作者:
    Qian Xin
Poly(lactic acid)-thermoplastic poly(ether)urethane composites synergistically reinforced and toughened with short carbon fibers for three-dimensional printing
用于三维打印的短碳纤维协同增强增韧的聚乳酸-热塑性聚醚聚氨酯复合材料
  • DOI:
    10.1002/app.46483
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Qian Kaiyao;Qian Xin;Chen Yulong;Zhou Mi
  • 通讯作者:
    Zhou Mi

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其他文献

启膈散、沙参麦冬汤和通幽汤对人食管癌EC9706细胞Caspase-3介导的细胞凋亡信号转导的影响
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    吕翠田;司富春;陈玉龙
  • 通讯作者:
    陈玉龙
白术内酯对IEC-6细胞及食管癌细胞ECA9706增殖能力的影响
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    汪保英;尹素改;张钟允;陈玉龙
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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    2016
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气吸式排种器扁平种子吸附姿态调节机构设计与试验
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  • 作者:
    陈玉龙;刘泽琪;韩杰;赵露强;隋新辉;张敬文;兰玉彬
  • 通讯作者:
    兰玉彬

其他文献

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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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