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从微观到宏观:多尺度建模揭示CGA各向异性与疲劳机制

 材料铺子

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单层石墨烯不易疲劳,而蜂窝状石墨烯气凝胶(CGA)重复加载易疲劳、强度退化,需优化性能。

多尺度建模发现其胞壁各向异性机械性能,重复加载易致骨架接头损坏是主要疲劳机制,于是提出层间交联和接头弯曲的联合强化策略,能改善层间作用、降应力、抑制损坏并提疲劳性能。经实验表征,证实该策略可减轻接头损坏、减少疲劳失效,且建模确定各向异性变形是关键因素,由此明确最佳配置可提升疲劳抗力与强度。

总之,探索CGA问题,通过建模确定关键、提出策略,阐明二维蜂窝材料疲劳机制,助力开发抗疲劳结构。

实验部分,石墨烯气凝胶制备:双曲面用水塑性发泡法以约30µm厚氧化石墨烯薄膜制备;蜂窝状用冷冻干燥法;三周期最小曲面用化学气相沉积法,之后气凝胶均1600°C退火处理。

气凝胶交联用SBS弹性体溶解后渗透、干燥实现。六方氮化硼气凝胶用h-BN粉末经分散、冷冻等多步骤制备。蒙脱石氮化物气凝胶用Na⁺-MMT经分散、超声等操作制备,MXene气凝胶用MAX分散液冷冻、真空干燥制备。 

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回复材料铺子:蜂窝状石墨烯气凝胶的优化性能研究,让我们看到了二维材料在结构工程中的巨大潜力
回复材料铺子:各向异性变形是关键因素,这个发现对于改进材料性能非常重要,也为其他类似材料的研究提供了借鉴

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