老化诱致导电高聚物复合材料压阻效应衰变规律的研究

基本信息
批准号:11472141
项目类别:面上项目
资助金额:92.00
负责人:陈建康
学科分类:
依托单位:宁波大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卢春生,张明华,姚金伟,宋慧,鲍燕林,李继亮
关键词:
失效机理力学行为复合材料力学性能细观力学
结项摘要

Aging, one of the bottleneck constraints in the application of conductive polymer composites, affects their conductive properties and leads to the attenuation of the piezoresistive effect. The possible mechanisms include the aging damage, cross-linking, and fracture of molecular chains. These mechanisms result in the change of potential barriers between conductive inclusions, and further affect the constitutive relationships of the materials. In the viewpoint of mechanics, such a problem is on the attenuation of piezoresistive effect that is caused by the aging constitutive relation. In this proposal, the evolution of damage and configuration of molecular chains are studied. Not only damage and the viscoelastic strain, but also the number of free radical of molecular chains, are selected as inner variables for establishing the Helmholtz's free energy function. By means of this method, aging is introduced in a thermal dynamics frame for studying the constitutive relations of the materials. The influences of aging damage, mechanical properties, cross-linking and fracture of materials on their conductivity and piezoresistivity are experimentally investigated. In combination with the study of constitutive relations, a new model of the aging-induced attenuation of piezoresistive effect is proposed.

制约导电高聚物复合材料长期应用的主要瓶颈之一在于材料的老化。老化既影响材料的导电性能,又影响其压阻效应。影响机制包括老化过程中导电夹杂与基体变形的不协调形成的损伤,以及高分子链的交联与断裂。两者都会增加导电夹杂之间的势垒,从而弱化其导电性能;两者都会影响材料的本构关系,从而导致压阻效应的衰变。从力学的角度看,正是由于老化带来了材料力学性能的改变,从而导致了压阻效应衰变。本项目在理论方面,从老化的损伤和分子链构型的演变入手,不仅选择老化损伤、粘性应变,而且选择直接反映老化的分子链自由基数为内变量,以构造Helmholtz自由能密度函数,将老化问题自然地纳入热力学框架来构建导电复合材料的本构关系。在实验方面,通过开展老化实验考察材料的老化损伤、材料性能、分子链构型的变化对材料的导电性与压阻效应的影响。结合本构关系的研究,给出压阻老化衰变的理论模型。

项目摘要

本项目研究了老化条件下导电高聚物的力学性能和导电性能的演化规律。取得了3方面的创新性成果:1)导电高聚物的势垒(电学性能指标)与材料的松弛时间(力学性能指标)之间服从幂律关系。这是全新的结果,该结果的本质是揭示了材料的粘性效应对材料导电性能的作用。2)得到了两个重要的关系:第一,材料势垒随老化时间线性减小;第二材料的能量耗散随老化时间线性减小。这两点是定量地揭示了老化过程对材料的电学性能和力学性能的影响。3)发现了材料的导热系数和热膨胀系数并非常数,而是环境温度的线性函数。这一发现具有重要意义,表明热传导过程是一个非线性过程。项目研究成果对于导电高聚物的材料设计与分析有重要的指导作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
2

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019
3

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
4

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
5

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021

陈建康的其他基金

相似国自然基金

1

应变率效应耦合的填充型导电高聚物压阻效应研究

批准号:11202110
批准年份:2012
负责人:张明华
学科分类:A0807
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

导电高聚物复合材料微损伤耦合的荷载-电阻效应研究

批准号:10872099
批准年份:2008
负责人:陈建康
学科分类:A0807
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
3

柔性压阻硅橡胶复合材料的压阻性能可调研究

批准号:51803016
批准年份:2018
负责人:黄培
学科分类:E0305
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

新型导电高聚物和导电高聚物合金的合成与性质

批准号:20074027
批准年份:2000
负责人:穆绍林
学科分类:B0503
资助金额:19.00
项目类别:面上项目