计及界面交联的碳纳米管/双马来酰亚胺复合材料力学性质的模拟研究

【作者】 李东； 姚婷婷； 黑海涛； 郑勇刚； 叶宏飞； 张洪武；

【机构】 大连理工大学；

【摘要】 双马来酰亚胺树脂是高性能碳纤维复合材料的基体材料之一,具有良好的力学性能、耐热性以及尺寸稳定性等,而碳纳米管的添加有望进一步改善基体材料的综合性能,使其在航天、航空、机械、电子等领域具有广泛的应用前景。然而,目前针对相关材料的改性技术、制备工艺、材料性能等考察仍以实验为主,数值模型及相应的分析方法则相对较少。本研究以二烯丙基双酚A(DABPA)固化改性的4, 4’—二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)树脂体系为研究对象,基于分子动力学方法构建了碳纳米管充填BDM/DABPA树脂基体的全原子数值模型,实现了与实验过程基本一致的化学交联反应过程,考察了交联程度,碳纳米管尺寸、体积分数、界面交联以及功能化程度对基体材料性能的影响,揭示了BDM/DABPA树脂基体的力学性质由碳纳米管填充所引起的强化规律和机理。结果表明,基体材料的力学性质随着交联程度的提高而增加,而碳纳米管尺寸、体积分数、界面交联及功能化程度的适度增加将进一步改善树脂的力学性能。本研究工作为基于BDM/DABPA树脂体系的改性设计构建了数值分析技术,研究结果为纳米复合材料的性能改进从微观层次提供了有价值的参考。更多还原