碳納米管從碳纖維表面剝離機制分子模擬研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)異的能,廣泛應用于航空航天領域。但由于碳纖維與樹脂基的界面潤濕性差,使得其不能有效的傳遞載荷,造成了在使用過程中碳纖維與樹脂基脫粘現(xiàn)象。將碳納米管與碳纖維進行化學連接制備成碳納米管/碳纖維多尺度材料可以有效增加碳纖維與樹脂基的界面潤濕性與機械嚙合作用,大大提高了碳纖維與樹脂基的剪切強度。這類多尺度材料的界面破壞模式主要為碳納米管從樹脂基的拔出破壞和碳納米管與碳纖維之

2、間的剝離破壞。目前為止,對于碳納米管從基體中的拔出機制已經(jīng)通過實驗、連續(xù)模型以及分子模擬進行了深入研究,然而,碳納米管從碳纖維表面的剝離機制目前國內外尚處于起步階段。為了進一步揭示碳納米管從碳纖維表面剝離機制,本文運用分子模擬的方法對這一機制進行了深入研究。
　　研究與論證了碳納米管剝離速度以及手性對剝離行為的影響規(guī)律。研究結果表明,當剝離速度在0.01?/ps-0.10?/ps范圍內,碳納米管的剝離速度對整個剝離行為的影響很小,

3、可以忽略不計。碳納米管手性的不同對剝離行為的影響也很小,可以忽略。
　　研究了碳納米管的長度與直徑的比例系數(shù)對剝離行為的影響規(guī)律。結果表明,對于單壁碳納米管來說,當比例系數(shù)小于4.9時碳納米管呈現(xiàn)剛性性質,即碳納米管可以被假想成剛性桿直接從纖維表面剝離;當比例系數(shù)大于4.9時,碳納米管呈現(xiàn)柔性性質,即碳納米管可以被假想成柔軟的繩子逐漸地從纖維表面剝離下來。對于雙壁碳納米管來說,這一臨界比例系數(shù)為5.89,高于單壁碳納米管的臨界比例