项目名称: 纳米颗粒和连续纤维对微纳米多相复合材料压缩性能的协同增强机理研究

项目编号: No.11202081

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 蒋震宇

作者单位: 华南理工大学

项目金额: 26万元

中文摘要: 微纳米多相复合材料是整合新颖的纳米技术与传统的纤维增强技术,具有比常规两相纳米复合材料和纤维增强复合材料更加优异力学性能的先进工程材料。其中,纳米颗粒和微米级纤维作为多尺度的增强相,综合影响复合材料的力学性质。目前对多相增强的内在机制尚缺乏清晰认识。本项目针对该问题,重点就纳米颗粒和连续纤维在增强高聚物复合材料压缩性能中的协同作用,开展系统的实验研究和定量化的理论分析。(1)结合复合材料宏观动静态压缩实验和纤维束细观力学实验技术,研究多相复合材料的压缩行为和破坏机制,揭示各增强相在复合材料压缩中的增强机理;(2)分析纳米颗粒的引入对复合材料中纤维/基体界面力学性质的影响和微纳米增强相的协同增强机制,研究建立包含微观结构参数和细观破坏机制的复合材料宏观力学性能的理论模型。本项目能促进对微纳米多相复合材料力学行为的深入理解,指导该新型材料的设计制备和性能预测,充分发掘其作为先进工程材料的潜力。

中文关键词: 微纳米多相复合材料;压缩性能;纤维束复合材料;数字图像相关方法;并行计算

英文摘要: Multi-scale phase reinforced polymer composites (MPRCs) tailored with nano-scale fillers, micro-scale fibers and polymer matrix have shown great potential as engineering materials. This type of materials can provide the opportunity for fabrication of advanced composites by combining innovative nanotechnology with conventional fiber reinforced composites (FRPs), leading to further improved mechanical performance as compared to conventional FRPs and nanocomposites. Unfortunately, there still remains ambiguous understanding on the synergistic reinforcing effect introduced by the multi-scale phases so far, which limits the current research and development of MPRCs. The proposed project aims to investigate the synergistic reinforcing effect of nanoparticles and continuous fibers on the compressive performance of MPRCs, through systematical experimental and theoretical studies. The research will be focused on two issues: (1) The mechanical behaviors and failure mechanisms of MPRCs when subjected to quasi-static and dynamic compression. Through comprehensive experimental study combining standard mechanical tests and meso-scale tests using fiber bundles, the work aims to elaborate the roles that multiple phases play respectively in the improvement of compressive performance of MPRCs. (2) The synergistic effect of nan

英文关键词: Multi-scale phase reinforced composite;Compression performance;Fiber bundle composite;Digital image correlation;Parallel computing

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