多层次微结构聚合物/无机纳米复合材料的高应变率力学行为

本项目以力学和材料科学相结合，致力于在一个宽广应变率范围内从多层次结构研究聚合物/无机纳米复合材料的既增强又增韧的动态力学特性。以我国自主研制的聚酰胺基纳米二氧化硅复合材料为代表，这类具有多相多层次结构的材料不同于传统的颗粒改性聚合物，纳米颗粒不是简单分担载荷的作用，而是通过改变材料结晶结构、分子链结构及其运动，从质上改善复合材料力学性能。以高应变率力学宏观实验和材料微纳结构分析方法相结合，一方面探求纳米颗粒对材料多层次结构及相应的链段运动的影响，另一方面探求应变率对材料多层次结构演化的影响。通过分析应变率和纳米颗粒含量对纳米复合材料本构行为和损伤演化特性的关系，揭示高应变率下纳米颗粒既增强又增韧的机理。在多学科相结合研究的基础上，引入能定量反映纳米效应和多层次结构的宏观内变量，建立聚合物纳米复合材料率相关的本构模型及相应的动态损伤演化模型，为设计新的高性能聚合物纳米复合材料提供理论依据。