考虑场相关界面效应的低维功能复合材料多场耦合等效行为研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11902365
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    夏晓东
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Multi-field coupling effective properties of low-dimension functionalized composites under strain, temperature and AC electro-magnetic loadings are very important and difficult in the energy and aerospace industry, which is in the crossing fields of mechanics, material science, thermology and electromagnetism. Loading-dependent interface effects between the functionalized material and the matrix have great influences on the multi-field coupling effective properties of overall composites. The present project aims to systematically establish the micromechanics-based models on field-dependent interface effects and multi-field coupling effective properties of low-dimension functionalized composites through theoretical modelling, numerical simulation and experimental validation: (1) Establish models on loading-dependent interface effects to explore the mechanism of multi-field coupling phenomena; (2) Obtain the multi-field coupling effective properties to explain the connection between micromechanics-based parameters and overall behaviors; (3) Explore the tuning on the effective properties of low-dimension functionalized composites by micromechanics-based properties and external loadings. Finally, the multi-scale analysis method will be achieved on the multi-field coupling effective properties of low-dimension functionalized composites. The new method can provide a novel and micromechanics-based tool for the design and practical applications of low-dimension functionalized composites.
低维功能复合材料在应变、温度和交流电磁载荷作用下的多场耦合等效行为是目前新型能源与航空航天领域的研究热点与难点，涉及力学、材料学、热学和电磁学的交叉学科。研究低维功能材料与基质材料间场相关界面效应的机理是揭示复合材料整体多场耦合行为的关键。本项目拟针对低维功能复合材料的均值化问题，通过理论建模、数值模拟以及实验验证等研究手段，开展场相关界面效应及多场耦合等效行为的研究：（1）建立外加载荷场相关的界面效应模型，从微观结构揭示其多场耦合现象的内在机理；（2）建立考虑场相关界面效应的电-磁-热-弹多场耦合等效行为理论，阐述微观参数和外加载荷与宏观多场耦合行为间的联系；（3）探究低维功能复合材料多场耦合宏观性能的调控规律，为其优化设计提供理论保障。最终发展低维功能复合材料多场耦合等效性质的宏细观分析方法，为材料的实际应用提供理论和技术支撑。

结项摘要

低维功能复合材料在多场载荷作用下的均匀化分析是新型能源与航空航天领域的研究热点与难点。揭示低维功能材料与基质材料间场相关界面效应的机理是探究低维功能复合材料多场耦合行为的关键。本项目基于低维功能复合材料均值化问题以及元器件优化设计的实际需求，通过理论建模、数值模拟以及实验验证等研究手段，开展了场相关界面效应及多场耦合等效行为的研究：建立了低维功能复合材料温度相关电磁和力学特性本构理论，从微观结构揭示了其多场耦合等效导电性及粘弹性变形与恢复行为的内在机理；构建了低维功能复合材料应变传感器敏感系数力电耦合计算模型，为直流、交流、拉伸及压缩等不同工况下传感器参数设计提供了理论依据；提出了低维多孔功能复合材料电磁特性多目标优化方法，探究了材料微观参数对复合材料等效功能行为的调控规律；开展了低维功能复合材料电磁屏蔽实验，建立了电磁屏蔽效能实验数据集。最终发展了低维功能复合材料多场耦合等效功能及力学行为的宏细观分析方法，为复合材料的实际应用提供理论和技术支撑。依托本项目，共申请相关的国家发明专利4项，发表SCI论文25篇，包括Int J Plasticity、Compos Sci Tech、Int J Eng Sci、Mater Design、Mech Mater等期刊。

项目成果

期刊论文数量（25）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Monte Carlo method with Bézier curves for the complex conductivity of curved CNT-polymer nanocomposites
采用贝塞尔曲线的蒙特卡罗方法计算弯曲 CNT-聚合物纳米复合材料的复电导率
  • DOI：
    10.1016/j.ijengsci.2021.103543
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    International Journal of Engineering Science
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Chao Fang;Xiqu Chen;Juanjuan Zhang;Xiaodong Xia;George J. Weng
  • 通讯作者：
    George J. Weng
Dual percolations of electrical conductivity and electromagnetic interference shielding in progressively agglomerated CNT/polymer nanocomposites
逐渐团聚的碳纳米管/聚合物纳米复合材料的导电性和电磁干扰屏蔽的双重渗透
  • DOI：
    10.1177/10812865211021460
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Mathematics and Mechanics of Solids
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Xiaodong Xia;George J. Weng
  • 通讯作者：
    George J. Weng
Dual thermodynamics approach to the temperature dependence of viscoplastic creep durability in graphene-based nanocomposites
双热力学方法研究石墨烯基纳米复合材料中粘塑性蠕变耐久性的温度依赖性
  • DOI：
    10.1016/j.ijplas.2022.103400
  • 发表时间：
    2022-08
  • 期刊：
    International Journal of Plasticity
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Xiaodong Xia;Zijian Du;Yu Su;Jackie Li;George J. Weng
  • 通讯作者：
    George J. Weng
Tuning the AC electric responses of decorated PDA@MWCNT/PVDF nanocomposites
调节装饰 PDA@MWCNT/PVDF 纳米复合材料的交流电响应
  • DOI：
    10.1016/j.compscitech.2022.109398
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Composites Science and Technology
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Xiaodong Xia;Shijun Zhao;Jie Wang;Han Du;George J. Weng
  • 通讯作者：
    George J. Weng
Creep rupture in carbon nanotube-based viscoplastic nanocomposites
碳纳米管基粘塑性纳米复合材料的蠕变断裂
  • DOI：
    10.1016/j.ijplas.2021.103189
  • 发表时间：
    2022-03-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF PLASTICITY
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Xia, Xiaodong;Guo, Xiang;Weng, George J.
  • 通讯作者：
    Weng, George J.

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  • 批准号：
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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

        graph TD
          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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