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  2023, Vol. 44 Issue (2): 222-231    
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碳纳米管增强硫化天然橡胶拉伸性能的分子动力学模拟
闫宏远1,杨洋2,郭荣鑫1,范正明1
1. 昆明理工大学建筑工程学院,云南省土木工程防灾重点实验室
2. 昆明理工大学
Enhanced Tensile Properties of Vulcanized Natural Rubber Composites by Applications of Carbon Nanotube: Molecular dynamics simulation
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摘要 基于分子动力学(MD)模拟方法,建立了碳纳米管/天然橡胶复合材料体系模型,采用ReaxFF势函数,模拟了不同碳纳米管(CNT)含量的复合材料的拉伸过程。通过计算复合材料体系的自由体积分数、均方位移及回转半径,分析了材料基本微观性质和碳纳米管团聚的机制,计算结果与实验相符。通过碳纳米管与天然橡胶界面能的计算,发现在加载过程中系统总势能的变化主要由硫化天然橡胶基体引起,其中非键能起主导作用;碳纳米管由于其自身力学性能较好,且与天然橡胶分子链相互作用产生界面能,导致材料力学性能提升,材料的屈服应力随碳纳米管含量的增加而显著升高。
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作者相关文章
闫宏远
杨洋
郭荣鑫
范正明
关键词 天然橡胶,碳纳米管,分子动力学模拟,力学性能,界面能natural rubber, carbon nanotubes, molecular dynamics, mechanical property, interface energy    
Abstract:A molecular dynamics (MD) simulation model for carbon nanotube(CNT)/natural rubber composite system was established to simulate the tensile process of composites with different carbon nanotube contents. The basic microscopic properties of the material and the agglomeration mechanism of carbon nanotubes were investigated based on analysis of free volume fraction, mean square dis-placement and radius of gyration for the composite system. By calculating the interfacial energy between carbon nanotubes and natural rubber, it is found that the change of the total potential energy of the system during loading is mainly caused by the vulcanized natural rubber matrix, in which the non-bonding energy plays a leading role. Due to the good mechanical properties of carbon nanotubes and the interfacial energy generated by the interaction with natural rubber molecular chain, the mechanical properties of materials are improved, and the yield stress of materials increases significantly to the increase in carbon nanotube content.
收稿日期: 2022-08-18      出版日期: 2023-04-18
基金资助:石墨烯/水泥复合材料在湿-热-力多场耦合作用后的力学性能和压敏性能演化机理研究
通讯作者: 杨洋     E-mail: yangyang0416@kmust.edu.cn
引用本文:   
闫宏远 杨洋 郭荣鑫 范正明. 碳纳米管增强硫化天然橡胶拉伸性能的分子动力学模拟[J]. , 2023, 44(2): 222-231.
链接本文:  
http://manu39.magtech.com.cn/Jwk_gtlxxb/CN/     或     http://manu39.magtech.com.cn/Jwk_gtlxxb/CN/Y2023/V44/I2/222
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