基于原位测量的复杂环境中石墨烯填充界面相性能预报

基本信息
批准号:11702097
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:杨斌
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:高阳,李琪,常栋凯,张伟昌,陈少杰,方小亮
关键词:
性能预报纳米改性原位测量树脂基复合材料界面
结项摘要

In the complex environmental condition, the interfacial performances between fibers and their adjacent matrix are the intrinsical factors that affect the overall mechanical property of composite materials. In fact, it has been the key scientific problem to find out an effective approach that can both enhance the fiber/matrix (F/M) interfacial strength and measure its variation tendency. Based on the in-situ measurement theory, this proposal will investigate the failure mechanism of F/M interface in complex environments, and then it would build a reasonable prediction model to evaluate the F/M interfacial states. The main research contents include: (1) Adding graphene into the F/M interface to build the in-situ measurement network, and graphene content, thickness and property effect on the measurement mechanism will be investigated; (2) Humidity-heat-force experimental study will be performed on the graphene filled F/M interface specimens, and environmental effect on the interfacial parameters will be determined by micro/macro observations; (3) Based on the obtained in-situ measurement network and the F/M interface failure mechanism in the complex environment, this proposal will fulfil an interfacial performance prediction model. It is expected to form a novel criterion to evaluate the F/M interfacial state, and the results of this proposal can provide guidance for composites applied in the key structures.

复杂环境中,纤维/基体界面相性能是影响复合材料宏观力学性能的本质,如何提升其粘结强度并把握其性能演变趋势是力学、材料学等领域关注的前沿性科学问题。本项目基于原位测量原理,开展复杂环境对纳米填充界面相影响机制研究,给出合理的预报模型,主要内容有:(1)将石墨烯引入纤维/基体界面相中,构筑原位测量网络,阐明石墨烯含量、厚度、特性对测量功能的影响规律,建立不同因素与测量功能的关联;(2)开展湿-热-力中石墨烯填充纤维/基体界面相性能研究,基于宏观、微观表征手段,研究环境因素对石墨烯填充界面相参数的影响规律;(3)基于纤维/基体界面相中填充的石墨烯测量网络和环境因素对界面相影响机制的分析结果,完成原位测量信号与石墨烯填充界面相参数的内在映射,以此建立植入环境因素、载荷效应的界面相预报模型。本项目可望形成基于测量信号评定界面相状态的新准则与判据,其研究成果可为复合材料突破关键部件的应用提供技术支持。

项目摘要

21世纪以来,先进复合材料已成为当今最具潜力的新型材料之一,在航空、航天、航海等重大行业中得到广泛应用。但复杂苛刻的运行环境中纤维/基体界面粘结状态无法预报,由此对复合材料构件长期服役可靠性带来的巨大威胁。本项目基于原位测量原理,开展复杂环境对纳米填充界面相影响机制研究。研究成果形成基于测量信号评定界面相状态的新准则与判据,为复合材料突破关键部件的应用提供技术支持。. 在该项目支持下,发表SCI检索论文11篇,核心论文1篇,申请/授权国家发明专利授权8项、软件著作权3项,参与出版专著2部。项目实施期间,项目负责人荣获上海市科技进步一等奖1项(2019,排名:3/15),入选中国科协青年人才托举工程(2018-2020)、上海市晨光学者计划(2018)等人才计划支持。参与项目的3名研究生获“第四届‘光威杯’中国复合材料学会大学生科技创新竞赛”全国特等奖(第一名),2人获得国家奖学金,2人获第四届中国国际复合材料科技大会(CCCM-4)“优秀海报奖”(2019)。培养博士研究生1名,硕士研究生4名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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