碳纳米管/石墨烯功能复合材料的界面力学行为及多场耦合下力/热/电学性能的多尺度表征
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11502167
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0805.微纳米力学与多尺度力学
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:郭建刚; 刘鹏鑫; 马苏常; 王晓伟; 潘康; 余炎子; 崔震; 徐娜;
- 关键词:
项目摘要
The interfacial microscopic mechanical behaviors and debonding mechanism of carbon nanotube/graphene reinforced functional composites will be studied, and multi-field coupling analyses and multi-scale characterization of their mechanical, thermal, electrical properties will also be carried out in this project. The expressions will be derived to quantitatively describe the interactions between the carbon nanotube/graphene and the matrix in the atomic scale. The multi-scale models, which exhibit the trans-scale correlation among atomic interactions, nanoscale and macroscopic mechanical properties, will be presented to characterize the stress transfer and the debonding between the carbon nanotube/graphene and the composite matrix. Furthermore, the influence of the geometrical shapes, characteristic dimensions, alignments, surface defects and surface chemical modifications of carbon nanotube/graphene on the interfacial adhesion behaviors and stress transfer will be analyzed. In addition, the collaborative nano-mechanical experimental technology will be developed based on the atomic force microscopy probe and micro-Raman spectroscopy. The information of force-deformation will be in situ measured when the carbon nanotube/graphene is debonded, slidden and pulled out from the surface/interface of matrix. The influence of surface defects, surface chemical modifications of carbon nanotube/graphene and residual stress on the interfacial stress transfer and the debonding will be investigated. Finally, the physical relationships among electrical conductivity, thermal conductivity and macroscopic mechanical behaviors of carbon nanotube/graphene reinforced functional composites with multi-field coupling will be quantitatively characterized, and multi-scale models of their mechanical, thermal, electrical properties will be presented. Via optimal design method, the optimal mechanical, thermal, electrical properties of carbon nanotube/graphene reinforced functional composites are achieved.
本项目拟研究碳纳米管/石墨烯功能复合材料的界面微观力学行为及脱粘机理,同时对其力/热/电学性能开展多场耦合分析和多尺度表征。从原子尺度上用函数关系定量描述碳纳米管/石墨烯与基体之间的相互作用,建立从原子尺度—纳观—宏观能够精细表征碳纳米管/石墨烯与基体之间应力传递特性及脱粘演化的多尺度模型。分析碳纳米管/石墨烯的几何形态、特征尺度、取向、表面缺陷以及表面化学修饰等因素对界面粘着性能及应力传递的影响。发展基于原子力显微探针和微拉曼光谱技术的纳米力学协同测试技术,原位测量碳纳米管/石墨烯从复合材料基体表/界面脱粘、滑移及剥离时的力与变形信息,揭示表面缺陷、表面化学修饰以及残余应力等因素对界面应力传递和脱粘演化的影响。定量表征多场耦合下复合材料的电导率、导热系数与宏观力学行为之间的物理关系,建立碳纳米管/石墨烯功能复合材料的力/热/电学性能的多尺度模型,通过优化设计,实现力/热/电学性能的最优。
结项摘要
碳纳米管/石墨烯具有极其优异的力、热、电学性能,在聚合物基体中加入碳纳米管/石墨烯作为填充相,在理论上不仅能极大地提高复合材料的强度,而且可以实现导电和导热功能。碳纳米管/石墨烯增强复合材料的界面脱粘失效是影响复合材料整体性能的关键因素,对碳纳米管/石墨烯表面以及石墨烯/基底系统界面粘附和脱粘失效行为的研究是人们关注的热点。本项目主要开展了单层理想/含缺陷石墨烯的原子尺度建模及力学性能的理论研究、石墨烯表面/界面的粘附和摩擦性能的理论研究、石墨烯/基底系统界面粘附及失效行为的理论研究与实验表征。建立了单层理想/含缺陷石墨烯的原子尺度模型,研究了理想、含晶界、含预裂纹单层石墨烯的临界屈曲应力、强度极限、失效应变以及断裂韧性。建立了表征原子/离子与石墨烯相互作用的原子尺度模型以及原子力扫描电镜探针针尖与石墨烯相互作用的多尺度模型,研究了石墨烯表面的粘附和摩擦力学行为。建立了探针与正弦基底表面接触的接触模型,得到考虑粘附能的探针滑动摩擦力表达式,研究了基底粗糙度对于探针粘附和摩擦性能的影响。基于内聚力模型和剪滞模型,建立了石墨烯与聚合物基底材料之间相互作用的多尺度模型,研究了石墨烯/基底系统界面上的粘附性能和失效机理。分析了原子间相互作用、粘着能、石墨烯的缺陷和几何尺寸等因素对石墨烯各项力学性能的影响。基于原子力显微镜探针技术和微拉曼光谱技术,实验研究了石墨烯和石墨烯/基底系统的表面/界面粘附和摩擦性能。相关研究成果不仅可用于碳纳米管/石墨烯增强复合材料的设计,而且对药物传输系统、可再充锂离子电池以及基于石墨烯的柔性电子器件等的设计和应用有指导意义。
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)
An Analytical Model for Adsorption and Diffusion of Atoms/Ions on Graphene Surface
石墨烯表面原子/离子吸附和扩散的分析模型
- DOI:10.1155/2015/382474
- 发表时间:2015
- 期刊:Journal of Nanomaterials
- 影响因子:--
- 作者:Yu Yan-Zi;Guo Jian-Gang;Kang Yi-Lan
- 通讯作者:Kang Yi-Lan
Theoretical investigation on the adsorption and diffusion of lithium-ion on and between graphene layers with size and defect effects
石墨烯层上和层间锂离子吸附和扩散随尺寸和缺陷效应的理论研究
- DOI:10.1177/0263617415623429
- 发表时间:2016
- 期刊:ADSORPTION SCIENCE & TECHNOLOGY
- 影响因子:2.9
- 作者:Yu Yan-Zi;Guo Jian-Gang;Zhou Li-Jun
- 通讯作者:Zhou Li-Jun
The influence of tilt grain boundaries on the mechanical properties of bicrystalline graphene nanoribbons
倾斜晶界对双晶石墨烯纳米带力学性能的影响
- DOI:10.1016/j.physe.2016.06.002
- 发表时间:2016-10
- 期刊:Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures
- 影响因子:--
- 作者:Xu Na;Guo Jian-Gang;Cui Zhen
- 通讯作者:Cui Zhen
Static and dynamic theoretical analyses of a scanning tip on suspended graphene surface
悬浮石墨烯表面扫描尖端的静态和动态理论分析
- DOI:10.1063/1.4960581
- 发表时间:2016-08
- 期刊:Journal of Applied Physics
- 影响因子:3.2
- 作者:Yu Yan-Zi;Guo Jian-Gang
- 通讯作者:Guo Jian-Gang
Theoretical investigations of the interfacial sliding and buckling of graphene on a flexible substrate
柔性基底上石墨烯界面滑动和屈曲的理论研究
- DOI:10.1063/1.4973305
- 发表时间:2016-12-01
- 期刊:AIP ADVANCES
- 影响因子:1.6
- 作者:Cui, Zhen;Guo, Jian-Gang
- 通讯作者:Guo, Jian-Gang
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
超宽带探地雷达多目标压缩感知成像研究
- DOI:10.14183/j.cnki.1005-6122.201705010
- 发表时间:2017
- 期刊:微波学报
- 影响因子:--
- 作者:汪瑞;欧阳缮;周丽军
- 通讯作者:周丽军
有限变形弹性杆中的几何非线性波
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:应用数学和力学,26(5),614-620,2005
- 影响因子:--
- 作者:郭建刚;周丽军;张善元
- 通讯作者:张善元
基于深度学习的探地雷达二维剖面图像结构特征检测方法
- DOI:10.11999/jeit211032
- 发表时间:2022
- 期刊:电子与信息学报
- 影响因子:--
- 作者:王辉;欧阳缮;刘庆华;廖可非;周丽军
- 通讯作者:周丽军
计及毛细力作用时旋转式MEMS/NEMS致动器的吸合稳定性
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:机械强度
- 影响因子:--
- 作者:亢一澜;郭建刚;周丽军
- 通讯作者:周丽军
UWB MIMO穿墙雷达的阵列设计和成像方法
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:电子与信息学报
- 影响因子:--
- 作者:晋良念;欧阳缮;周丽军;Jin Liang-nian①② Ouyang Shan② Zhou Li-jun① ①(School of Electr
- 通讯作者:Jin Liang-nian①② Ouyang Shan② Zhou Li-jun① ①(School of Electr
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
周丽军的其他基金
石墨烯/铝基复合材料界面应力传递及位错强化机理的多尺度理论与实验研究
- 批准号:12372115
- 批准年份:2023
- 资助金额:53.00 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}