CNT网络/Polymer复合材料力学性能的多尺度数值模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11602270
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

As a new material, CNT enhanced polymer composite has its potential applications in the fields of energy, freshwater, aerospace industry etc. However, its mechanical properties cannot meet the requirement of these fields. Academician Xie et al. proposed a new concept of the composite enhanced by continuous CNT networks, in which the true potential of CNTs can be realized and the problem confronted would be tackled thoroughly. How to design and optimize the structure of CNT networks to get an optimal macroscopic mechanical properties of composite is still an open question and further investigations are needed. In this project, we plan to investigate the relationship between the complex microstructure and macroscopic mechanical properties of this new composte, including the continuous CNT networks, its interaction with the polymer matrix and the interfacial layer etc. The aim of this project is to unveil the relationship between the microstructure and the macroscopic mechanical properties of the composite, and to provide a theoretical guidance for the design of the new CNT based composite.
作为一种新型材料,碳纳米管增强聚合物复合材料在能源、淡水、航空航天等领域有着重要的应用前景,但其力学性能却远低于人们的预期。解思深院士等人提出了一种连续碳管网络增强复合材料的新概念,能充分发挥碳管潜能,有望彻底解决复合材料力学性能差的问题。如何优化设计碳管网络结构进而获得最优的复合材料宏观力学性能,仍需深入研究。本项目拟运用全原子、粗粒化多尺度模拟方法对该类新型复合材料的微观结构与宏观力学性能的相互关联开展系统深入的研究,包括连续碳管网络的微观结构、碳管网络与基体的相互作用、聚合物界面层等方面。力图揭示该类复合材料的微观结构与宏观力学性能之间的相互关系,为设计新型碳管复合材料提供理论指导。

结项摘要

最近几年,先进的碳管/石墨烯高分子聚合体材料在能源、环境、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。但是该类材料的宏观力学性能与其复杂的微观结构之间的关系还没有获得很好的理解,包括多孔的碳管网络结构本身、碳管网络结构与高分子之间的缠结、石墨烯泡沫的结构特征及其演化规律等,这极大的限制了该类新材料的开发和使用。本项目通过全原子以及粗粒化分子动力学模拟方法对碳管网络结构、碳管网络与高分子复合结构以及石墨烯泡沫材料的结构性能关系进行了系统的研究,揭示了:1)强交联对碳管网络材料的调控机制;2)碳管间的缠结对碳管高分子复合材料的刚度、强度的增强机制;3)石墨烯泡沫材料在拉伸、压缩载荷下的微结构演化规律;4)片层厚度对石墨烯泡沫材料导电率的调控机制;5)石墨烯泡沫材料三种典型的能量耗散机制。本项目对碳管网络材料、碳管橡胶复合材料、石墨烯泡沫材料等新型纳米材料的设计具有很好指导作用。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Graphene Foam: Uniaxial Tension Behavior and Fracture Mode Based on a Mesoscopic Model
石墨烯泡沫:基于细观模型的单轴拉伸行为和断裂模式
  • DOI:
    10.1021/acsnano.7b03474
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Pan, Douxing;Wang, Chao;Yao, Yugui
  • 通讯作者:
    Yao, Yugui
Energy dissipative mechanism of graphene foam materials
石墨烯泡沫材料的耗能机理
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2018.02.085
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Wang, Chao;Pan, Douxing;Chen, Shaohua
  • 通讯作者:
    Chen, Shaohua
Moving Behavior of Nanodroplets on Wedge-Shaped Functional Surfaces
纳米液滴在楔形功能表面上的移动行为
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b09831
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang Shuai;Wang Chao;Peng Zhilong;Chen Shaohua
  • 通讯作者:
    Chen Shaohua
Compressive deformation mechanism of honeycomb-like graphene aerogels
蜂窝状石墨烯气凝胶的压缩变形机制
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2018.04.013
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Shang, Jun-Jun;Yang, Qing-Sheng;Wang, Chao
  • 通讯作者:
    Wang, Chao
Rotation of nanoflake driven by strain gradient fields in locally-indented graphene
局部凹进石墨烯中应变梯度场驱动纳米片的旋转
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab4441
  • 发表时间:
    2020-01-03
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Khan, Muhammad Bilal;Wang, Shuai;Chen, Shaohua
  • 通讯作者:
    Chen, Shaohua

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聚丙二醇增韧环氧树脂及其性能研究
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    赵光明;张小波;王超;孟祥瑞
  • 通讯作者:
    孟祥瑞

其他文献

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石墨烯泡沫材料微观变形机制及其力电性能调控机理的数值模拟研究
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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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