水凝膠納米復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理研究.pdf

1、水凝膠是一重要的功能性聚合物，因其具有高吸水、保水性，表面摩擦系數(shù)低及良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域引起了極大的興趣。但傳統(tǒng)的合成水凝膠或天然水凝膠材料存在著機(jī)械強(qiáng)度不高，材料性能的重復(fù)性差等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用范圍。將納米材料復(fù)合到高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可以提高水凝膠材料的機(jī)械性能及其他相關(guān)性能。但不同形貌的納米材料對提升材料的性能具有不同的功效，納米粒子的不同形貌對其復(fù)合水凝膠性能的影響機(jī)制還有待深入探討。
　　本文選取常用的水

2、凝膠材料——聚丙烯酰胺（PAM）為研究對象，根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)理論，利用Accelrys公司的Materials Studio軟件包（簡稱MS），構(gòu)建具有相同化學(xué)組成的典型的一維和二維碳納米填料——碳納米管和石墨烯的結(jié)構(gòu)模型，以及具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的、以丙烯酰胺為單體、N,N-亞甲基雙丙基酰胺為交聯(lián)劑的水凝膠初始模型，并進(jìn)行了以下研究:
　　對建立的無定型初始單胞模型進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬以得到與實(shí)際近似且較為合理的單胞模型。然后對其進(jìn)行力

3、學(xué)性質(zhì)的計(jì)算，可得到該單胞的剪切模量、楊氏模量、泊松比、拉梅常數(shù)等。
　　2、針對采用Amorphous Cell模塊構(gòu)建模型可能引起的晶胞內(nèi)分子排布的數(shù)值偏差，本文通過建立多個(gè)純聚丙烯酰胺單胞模型以減少偏差，然后通過計(jì)算模擬來得到它們的各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)。
　　3、構(gòu)建添加了一維碳材料——碳納米管的納米復(fù)合水凝膠模型，同樣對其初始單胞模型進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬和力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算，得到復(fù)合凝膠模型的剪切模量、楊氏模量、泊松比、拉梅常數(shù)等