王玲
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何春霞
复合材料学报
为了从理论上探讨纳米粒子在基体材料中的分布规律，以纳米SiC质量分数为3％、5％、7％、9％的SiC／PTFE（聚四氟乙烯）复合材料为例，根据纳米SiC的半径（25nm）、密度（3．2g／cm^3）、质量分数和基体材料的密度（2．2g／cm^3），以10^-12g为质量单位、25nm：1像素为比例尺，建立了纳米粒子在基体中均匀／偏聚分布的三维仿真模型，基于其盒维数定量表征了不同团聚／偏聚程度的纳米粒子的分散度，并进行了力学实验验证。结果表明：均匀分布下随着纳米SiC粒子半径的不断增加，或体积分数的不断减小，其盒维数也逐渐减小；当SiC粒子半径超过100nm时，不再具有分形特性。偏聚分布下随着纳米SiC粒子（半径为50nm）间距的不断加大，或体积分数的不断减小，或层状、线状、团状分布的依次改变，其盒维数也逐渐减小；相同体积分数下偏聚分布的盒维数低于均匀分布；当粒子间距超过450nm时，不再具有分形特性。均匀分布下纳米SiC／PTFE复合材料的力学性能测试结果与其三维仿真模型的盒维数线性相关（｜R｜〉0．9）。盒维数可定量表征纳米粒子的分散度，并可用于预测纳米复合材料的宏观性能。
关键词:
纳米SiC
,
PTFE复合材料
,
三维仿真
,
均匀分布
,
偏聚分布
,
盒维数
,
力学性能
