基于分子动力学方法的石墨烯/聚乙烯复合材料界面剪切力学性能的研究

• Published in: 功能材料 Vol. 55; no. 5; pp. 5188 - 5194
• Main Authors: 罗伟伦, 苏广厦, 黄立新
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004%广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004 30.05.2024; 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室,南宁 530004
• Subjects: composites; 石墨烯; 复合材料; molecular dynamics methods; 聚乙烯; 界面剪切力学性能; 分子动力学方法; graphene; interfacial shear mechanical proper-ties; polyethylene
• ISSN: 1001-9731
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2024.05.026

TB332; 采用分子动力学模拟的方法进行石墨烯/聚乙烯复合材料界面剪切力学性能的研究.首先建立石墨烯/聚乙烯复合材料分子动力学模拟计算的模型,然后在300 K温度下对石墨烯进行了拉拔模拟实验,探讨石墨烯倾斜角度和层数对复合材料界面剪切力学性能的影响.模拟计算结果表明,在拔出速率为0.001 nm/fs的情况下,石墨烯25°倾斜角模型的界面剪切强度最大,比0°倾斜角模型界面剪切强度增加了 39.8％,可见石墨烯倾斜角对界面剪切强度有较大的影响.在拔出速率为0.001 nm/fs和石墨烯0°倾斜角的情况下,单层、双层和三层石墨烯的聚乙烯复合材料模型的界面剪应力最大值分别为89.20、114.21和129.28 MPa,显然增加石墨烯层数能显著提高复合材料的界面剪切性能.当拔出速率为0.0005 nm/fs时,单层、双层和三层石墨烯的聚乙烯复合材料模型的剪切强度值比较接近,随着速率增加到0.001 nm/fs,三层模型剪切强度增强最大,双层模型次之,单层模型最小,然而速率超过0.001 nm/fs之后,单层模型剪切强度几乎线性增强,双层和三层模型剪切强度增强的幅度均比单层模型小,这说明拔出速率的增加使得复合材料的界面剪切强度呈现较大的提高.