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科研人员发现交联对碳管网络材料大变形力学行为

碳管网络材料是由大量碳纳米管堆积而成的一种新型纳米多孔材料，具有极大的孔隙度、良好的导热导电以及出色的力学性能，在储能、过滤、先进复合材料等领域有着广阔的应用前景。为了提升和调控网络材料的性能，材料学家常常在相邻碳管之间引入交联（crosslinks）来增强碳管间的界面强度，进而提升和调控碳管网络材料的宏观性能。因此，交联对碳管网络材料的变形模式和断裂行为的影响就是该领域一个关键科学问题。 中国科学院力学研究所团队建立了考虑碳纳米管断裂的碳管网络材料模型，通过大规模粗粒化分子动力学模拟，对其在单轴拉伸、压缩载荷下的大变形以及断裂行为进行了系统研究，发现在拉伸载荷下，网络材料的变形模式由交联密度决定，且存在一临界交联密度值ρc1，当ρ < ρc1，网络材料的变形以碳管的弯曲变形为主；当ρ> ρc1，网络材料的变形模式又与拉伸应变高度相关，呈现出弯曲-拉伸-弯曲三阶段主导模式，即随着拉伸应变的增大，变形模式从碳管弯......阅读全文