X射线三维成像技术原位研究天然橡胶碳黑填料网络形变与能量耗散机理

批准号:
51573177
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
陈亮
依托单位:
学科分类:
E0302.高分子材料物理
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张晓波、汪啸、周韦明、吴利徽、杨皓然、李静、陈晓伟
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中文摘要
高分子纳米复合材料优异力学性能的一个重要因素就是纳米颗粒形成的填料网络在应力作用下发生形变、断裂和再结合以耗散外场施加在体系上的能量。然而,由于填料网络结构的复杂性和技术手段的限制,填料网络的结构演化规律和能量耗散的关系及其对复合材料力学性能的贡献机制还不清楚。针对纳米填料网络的结构特点,本项目利用同步辐射X射线三维成像技术,以碳黑填充天然橡胶为研究对象,设计研制模拟橡胶加工和服役条件的微型拉伸装置,从碳黑聚集体在橡胶基体内分布、结构变化与拉伸应变的关系着手,构建碳黑填料网络,并对填料网络的形变、断裂和修复、滑移分别对体系能量耗散的贡献进行研究,揭示纳米填料补强的物理机制和结构因素,为设计、制作特殊性能的高分子纳米填料补强体系提供理论和实验依据,也为发展利用X射线三维成像技术应用于高分子复合材料中的填料网络的结构演化动力学过程的研究方法,推动其在复合材料补强体系结构和性能研究中的应用。
英文摘要
The excellent mechanical properties of polymer composites come from the enhancing effects of filled nano particles, which form filler network fracturing and partially recovering on loading to dissipate strain energy. Because of the complex of network structures and limitations of research techniques, how the influence of some key factors on the energy dissipation and their contributions on the mechanical properties of polymer composites, such as the filler network evolution on loading, are not clear. Aim at the challenge, the project plans to develop micro-mechanical measurement device which can be used to measure the relationship of strain-stress of thin film in-situ with synchrotron X-ray 3D imaging technique. Taking carbon black enhanced natural rubber as example, the correlations of the structure changes of filler network to the mechanical properties of the rubber composite during tensile deformation are detected and the contributions of filler network fractures and the hysteresis by carbon black aggregates on energy dissipation are studied. Moreover, the structural factors of filler network on the enhancement of rubber composites by X-ray 3D imaging technique are discussed. The main purpose of the project is to establish synchrotron-based method for studying the mesoscopic mechanics in natural rubber filled with carbon black and provide more useful help for users from polymer materials by X-ray 3D imaging techniques as well as give evidences for designing and producing the nanoparticle enhanced polymer composites filled with special mechanical properties.
天然橡胶有着优良的力学性能,如很高的拉伸性能、优异的抗撕裂性能等,在工农业生产和国防领域都有着广泛的应用。但单一的橡胶其力学性能还达不到使用要求,往往还需要添加炭黑等填料进行补强。由于填料网络结构的复杂性和技术手段的限制,填料网络的结构演化规律和能量耗散的关系及其对复合材料力学性能的贡献机制还不清楚,很多理论模型因为没有实验数据支撑,还停留在唯象层面。针对纳米填料网络的结构特点,本项目利用同步辐射X射线三维成像技 术,以炭黑填充天然橡胶为研究对象,设计研制模拟橡胶加工和服役条件的微型拉伸装置,从炭黑聚集体在橡胶基体内分布、结构变化与拉伸应变的关系着手,构建炭黑填料网络,并对填料网络的形变、断裂和修复、滑移分别对体系能量耗散的贡献进行研究,揭示纳米填料补强的物理机制和结构因素,为设计、制作特殊性能的高分子纳米填料补强体系提供理论和实验依据,也为发展利用X射线三维成像技术应用于高分子复合材料中的填料网络的结构演化动力学过程的研究方法,推动其在复合材料补强体系结构和性能研究中的应用。
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Stretch-Induced Crystallization and Phase Transitions of Poly(dimethylsiloxane) at Low Temperatures: An in Situ Synchrotron Radiation Wide-Angle X-ray Scattering Study
低温下聚二甲基硅氧烷的拉伸诱导结晶和相变:原位同步辐射广角 X 射线散射研究
DOI:10.1021/acs.macromol.8b01872
发表时间:2018-10
期刊:Macromolecules
影响因子:5.5
作者:Jingyun Zhao;Pinzhang Chen;Yuanfei Lin;Jiarui Chang;Ai Lu;Wei Chen;Lingpu Meng;Daoliang Wang;Liangbin Li
通讯作者:Liangbin Li
Visualizing the Toughening Mechanism of Nanofiller with 3D X‑ray Nano-CT: Stress-Induced Phase Separation of Silica Nanofiller and Silicone Polymer Double Networks
利用 3D X 射线纳米 CT 可视化纳米粒子的增韧机制:二氧化硅纳米粒子和有机硅聚合物双网络的应力诱导相分离
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Macromolecules
影响因子:5.5
作者:Lixian Song;Zhen Wang;Xiaoliang Tang;Liang Chen;Pinzhang Chen;Qingxi Yuan;Liangbin Li
通讯作者:Liangbin Li
TTP和XPO4蛋白介导lncRNA转运在子宫颈鳞状细胞癌中功能及机制的研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:陈亮
- 依托单位:
TTP蛋白对RNA稳定性的调控
- 批准号:31600657
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:陈亮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
