纳米粒子在SiC/PTFE复合材料中分散三维仿真与分形表征
为了从理论上探讨纳米粒子在基体材料中的分布规律,以纳米SiC质量分数为3%、5%、7%、9%的SiC/PTFE(聚四氟乙烯)复合材料为例,根据纳米SiC的半径(25nm)、密度(3.2g/cm^3)、质量分数和基体材料的密度(2.2g/cm^3),以10^-12g为质量单位、25nm:1像素为比例尺,建立了纳米粒子在基体中均匀/偏聚分布的三维仿真模型,基于其盒维数定量表征了不同团聚/偏聚程度的纳米粒子的分散度,并进行了力学实验验证。结果表明:均匀分布下随着纳米SiC粒子半径的不断增加,或体积分数的不断减小,其盒维数也逐渐减小;当SiC粒子半径超过100nm时,不再具有分形特性。偏聚分布下随着纳米SiC粒子(半径为50nm)间距的不断加大,或体积分数的不断减小,或层状、线状、团状分布的依次改变,其盒维数也逐渐减小;相同体积分数下偏聚分布的盒维数低于均匀分布;当粒子间距超过450nm时,不再具有分形特性。均匀分布下纳米SiC/PTFE复合材料的力学性能测试结果与其三维仿真模型的盒维数线性相关(|R|〉0.9)。盒维数可定量表征纳米粒子的分散度,并可用于预测纳米复合材料的宏观性能。
纳米SiC、PTFE复合材料、三维仿真、均匀分布、偏聚分布、盒维数、力学性能
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TB330.1;TP391.9(工程材料学)
基金项目:中央高校基本科研业务费专项基金KYZ200921;高等学校博士点基釜20060307002
2013-01-27(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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