聚合物/金属复合材料界面性能的原子尺度表征

摘要：

聚合物/金属界面性能显著影响由金属和聚合物形成的复合材料的力学性能.结合热力学理论分析和分子动力学模拟,系统计算了几种典型聚合物(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS))和金属(Al、Ni、Cu、Fe)形成界面的断裂能及界面强度.聚合物/金属界面的界面应力随着界面位移的增加先增加,达到强度后进入界面损伤阶段,界面应力减小,直到界面完全断裂,应力降低为 0.不同聚合物/金属界面的强度大小变化趋势与界面断裂能一致,界面断裂能模拟与理论计算结果基本一致.聚合物/金属界面断裂能与金属表面能强弱有关,由于金属的表面能随着Ni、Fe、Cu、Al的顺序逐渐减小,相应形成的聚合物/金属界面的断裂能也按照聚合物/Ni、聚合物/Fe、聚合物/Cu、聚合物/Al的顺序逐渐减小;同种金属情况下,PE/金属和PP/金属的界面强度相近,且均小于PS/金属的界面强度.进一步,界面的损伤通过聚合物的自由体积演化进行了表征.研究结果为聚合物/金属复合材料的选材、设计及应用提供了依据.

关键词：聚合物/金属界面、界面强度、界面断裂能、表面能、界面能

所属期刊栏目：40

分类号：TB331(工程材料学)

在线出版日期：2023-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4237-4245