石墨烯复合微粒喷射成型行为模拟与实验

利用ANSYS/LS-DYNA模拟分析了不同冲击速度下石墨烯复合微粒嵌入半固态酚醛树脂基体行为,分析研究了嵌入瞬间石墨烯复合微粒与基体塑性变形现象以及结合深度变化规律。研究表明,复合微粒与基体的塑性变形随冲击速度增大而增大,当冲击速度超过600m/s时,复合微粒完全嵌合在基体中,此时,基体有效塑性应变发生突变,体系发生绝热剪切失稳现象。同时,更多的动能向内能转化,使基体由弹性状态转变为粘弹性状态,从而有助于复合微粒与基体结合。当冲击速度小于600m/s时,复合微粒未完全嵌合在基体中。最后通过实验验证上述结论的正确性。

石墨烯复合微粒喷射成型数值模拟分析与实验研究

石墨烯粉末比表面积大、极易团聚,难以控制其在基体中的分散效果,本文利用喷射成形方法控制石墨烯复合微粒在基体中分散行为,数值模拟分析了不同的喷射成形工艺参数对其分散范围和分散均匀性的影响,并进行实验验证。结果表明,石墨烯复合微粒的分散范围随着喷射打印高度的增大而增大;当直射流气压为0.2 MPa时,适当增大旋流气压,喷嘴出口处的气流速度分布相对均匀,同时石墨烯复合微粒运动轨迹的曲率也随着增大,这有助于改善石墨烯复合微粒的分散效果。喷射成型实验结果表明,当直射流气压为0.2 MPa、旋流气压为0.4 MPa、喷射打印高度为3 mm时,石墨烯复合微粒获能得到了较佳的分散效果,其分散标准差为0.3938。

石墨烯复合微粒群喷射成型行为模拟与实验研究

采用有限元数值模拟和实验的方法,研究了不同冲击速度下石墨烯复合微粒群与半固态酚醛树脂基体结合行为。数值模拟结果表明,基体获得体系分配的能量随着冲击速度增大而增大,基体塑性变形越严重,越有利于二者结合,但过高或者过低的冲击速度会使复合微粒子间出现反弹,不易结合;当冲击速度达到600 m/s时,产生绝热剪切失稳现象,基体表面发生破坏,复合微粒群完全嵌入基体内,且复合微粒相互连接紧密;但冲击速度达到700 m/s时,复合微粒之间发生反弹。通过喷射成型实验测得石墨烯复合微粒群与基体的结合深度,并与模拟数据作对比,验证了冲击速度达到600 m/s时,可实现石墨烯复合微粒与集体的完全结合,并观察了不同板前冲击速度下二者的微观结合形貌;同时复合微粒与基体的结合数量在600 m/s时达到最大值,与模拟结果吻合,得到石墨烯复合微粒群喷射成型的最佳冲击速度。

石墨烯复合微粒喷射成形分散效果研究

将喷射技术应用于石墨烯复合微粒分散成形,对比研究了喷嘴结构、喷射距离、直射与旋流压力比等对石墨烯复合微粒分散范围及分散均匀性的影响。研究表明,复合微粒分散范围受喷嘴出口结构影响较小,且随着喷射距离减小而减小。当喷射距离为2mm,复合微粒溅射系数为0.65左右;与Ⅱ型喷嘴相比,采取Ⅰ型喷嘴喷射所获得的复合微粒集中区相对较小。在控制复合微粒分散均匀性方面,压力比对Ⅰ型喷嘴的分散均匀性影响不明显,而对Ⅱ型喷嘴的分散均匀性影响较大,且当压力比为0.4时,采用Ⅱ型喷嘴可获得最佳分散效果。

石墨烯复合微粒喷射成型工艺实验研究

通过实验研究了石墨烯复合微粒喷射成型工艺参数(喷射压力、喷射距离)与送粉量对喷射成型特征区域大小的影响,以及对与酚醛树脂基体有效结合的石墨烯复合微粒数量的影响。先通过单因素实验初步确定工艺参数范围,其次通过正交试验确定最优的工艺参数组合。研究表明,最优工艺参数组合为喷射压力0.20 MPa、喷射距离3 mm、送粉量0.12 g,此时,特征区域直径为2.69 mm,与基体有效结合的石墨烯复合微粒数量为39个,并在酚醛树脂基体内形成了有效导电通路。

钛氧微粒氧化石墨烯-丙三醇复合修饰电流变液及其性能研究

通过研究氧化石墨烯-丙三醇复合修饰钛氧微粒的结构、电流变液的性能,比较了石墨烯修饰前后以及不同添加量对丙三醇复合钛氧微粒电流变液微粒的结构、性能变化规律,发现石墨烯-丙三醇复合修饰微粒可大幅提高电流变液的剪切强度,并提高其稳定性。