纳孔碳纳米管-铝复合材料在压缩载荷下的原子尺度行为

摘要整理

金属基纳米复合材料作为一类新型材料，其特性研究备受关注。本研究采用分子动力学模拟方法，研究了纳孔碳纳米管（CNT）-铝（Al）复合材料的压缩行为。该复合材料密度约为纯铝的77%。减重纳米复合材料表现出杨氏模量提高138%，但压缩强度相比纯铝下降13%。通过将应力分解为CNT和Al两个组分进行分析，发现杨氏模量的提升源于CNT的高刚度特性，而强度的降低主要由早期失效应变引起。采用改进的混合律（基于相界面积定义）进一步分析了CNT体积分数和尺寸的影响。原子尺度结构和应力分析揭示了塑性变形过程中CNT的屈曲行为和Al基体中的大规模滑移行为。本研究结果对高性能轻质材料的金属基纳米复合材料设计与开发具有重要指导意义。

相关论文