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网络碳纳米管复合材料的有效力学性能

刘夏  杨庆生  
【摘要】:碳纳米管具有优异的力学性能,可以作为增强相材料嵌入到聚合物基体中制备高强轻质复合材料。但是,由于碳纳米管的弯曲和界面处的低抗剪强度,碳纳米管增强复合材料未能达到理想的力学性能。一种新的工艺可将碳纳米管牢固地搭接在一起形成均匀的网状结构,将聚合物基体渗透到碳纳米管网状结构中,可制备网络碳纳米管复合材料。在网络碳纳米管复合材料中,碳纳米管网状结构能够连续有效地传递荷载,且在基体与碳纳米管之间存在分子层次的耦合作用。因此,网络碳纳米管复合材料的力学性能相对于传统的碳纳米管增强复合材料得到了显著的提高。本文根据网络碳纳米管复合材料的特点,建立了网络碳纳米管复合材料的平面应变模型,用二尺度展开法计算了复合材料在不同应变下的有效刚度系数,研究了网络碳纳米管的形状、体分比和基体的模量对复合材料宏观性能的影响。

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