[01334099]纳米材料协同增强增韧聚合物复合材料的构筑与失效行为研究

纳米材料协同增强增韧聚合物复合材料是材料工程领域的核心技术和前沿科学之一,也是极具科学与应用价值的研究方向。为了高效制备高强韧性聚合物材料并保持其他重要性能,本项目围绕纳米材料的分散、纳米材料/聚合物界面以及多相纳米材料协同作用,设计和创造了一系列新型的界面构筑和多相复配技术,实现了聚合物材料高强韧性化、耐蠕变寿命等性能,同时保持了材料的玻璃化转变温度、热稳定性等重要性能,成功地提供了聚合物材料协同增强增韧新策略和新方法,促进了国内外先进聚合物共混纳米复合材料学科的发展和工程应用。主要科学发现点包括： 1．基于石墨烯及其衍生物的优异物理性能和聚合物的分子链段特点,发展了多种简便、可控的分散工艺和表面处理技术,为改善石墨烯与聚合物基体的相容性来实现低含量石墨烯大幅提高聚合物的强度、蠕变回复、断裂韧性和热学等性能提供了新的研究策略,并首次证实了石墨烯桥联微裂纹、分层及其在于基体间脱粘等失效行为现象; 2. 针对热塑性聚合物易蠕变变形等特点,比较和分析了不同温度条件下石墨烯等碳纳米材料对聚合物蠕变回复行为的影响,发展了聚合物分子表面接枝方法来改善石墨烯与聚合物基体间应力传递效率,为设计和优化该类复合材料蠕变回复性能提供了新的思路和方法; 3．基于纳米材料的性质与结构特征,设计和创制了多种刚柔纳米材料来协同增强增韧聚合物材料,了解不同类型和尺度纳米材料复杂相互作用及其对材料失效行为的影响,实现了对材料刚度、强度、断裂韧性、玻璃化转变温度、热稳定性等综合性能的有效调控,解决了聚合复合物材料增韧、增强和热学等性能间冲突性的难题; 4．发展了一种利用不同尺度的纳米粉末橡胶与亚微米液体橡胶复配增韧环氧树脂的新方法,实现了树脂韧性的大幅提高及其玻璃化转变温度的有效平衡,首次提出并证实了多尺度柔性颗粒复配能够相互促进空穴脱粘等基体塑性变形的能力。 本项目累计在国内外复合材料领域重要期刊上发表了系列性研究论文21篇,中国发明专利4项,其中影响因子在3.0以上12篇。被SCI引用529次,单篇最高被引129次,先后3篇论文入选ESI高被引论文（1%）,两篇论文分别入选Carbon和Composites Part A杂志最热门25篇论文,一篇入选Polymer Composites杂志的特色文章,并受邀在美国工程学会网站上撰写一篇短综述,所取得的成果显著地提升了我省及我国在先进聚合物纳米复合材料研究领域的国际影响力。