高分子及復(fù)合材料
開發(fā)出模擬應(yīng)用軟件
本報訊（于洋 田野）中科院長春應(yīng)化所與山東大學(xué)合作，在高分子及復(fù)合材料研究方面取得突出進(jìn)展，定量揭示了高分子材料制備—結(jié)構(gòu)—性能的相關(guān)性及其規(guī)律，發(fā)展了材料制備過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，自主開發(fā)出模擬應(yīng)用軟件。
高分子及其復(fù)合材料的工業(yè)化制備過程復(fù)雜，材料往往處于非等溫、非等壓、復(fù)雜流變狀態(tài)，而且伴隨著化學(xué)熱效應(yīng)、凝膠效應(yīng)、粘性耗散熱效應(yīng)等現(xiàn)象，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)和性能在時間、空間內(nèi)的非均勻性，進(jìn)而影響材料的使用性能。
長春應(yīng)化所和山東大學(xué)從揭示材料性能定量調(diào)控機(jī)制、實(shí)現(xiàn)材料制備過程優(yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵科學(xué)問題出發(fā)，綜合應(yīng)用多學(xué)科知識，采用實(shí)驗(yàn)研究、理論研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，在高分子材料的凝膠化轉(zhuǎn)變、聚烯烴的反應(yīng)擠出、纖維復(fù)合材料的液態(tài)模塑成型等有代表性的材料制備過程中，首次以凝膠制備過程的有限元模擬作為目標(biāo)函數(shù)求解方法，以遺傳算法作為材料組分和制備條件的搜索尋優(yōu)方法，建立了凝膠化轉(zhuǎn)變過程優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在凝膠制備過程中的反應(yīng)控制、結(jié)構(gòu)控制以及性能調(diào)控；定量地揭示了在非等溫、非等壓等復(fù)雜加工條件下化學(xué)反應(yīng)對高分子材料結(jié)構(gòu)和流變性質(zhì)的影響規(guī)律，首次數(shù)值分析了在聚合反應(yīng)擠出過程中化學(xué)熱效應(yīng)和凝膠效應(yīng)的耦合作用；揭示了缺陷種類、含量及分布對復(fù)合材料力學(xué)性能和破壞行為的影響規(guī)律。豐富了凝膠化轉(zhuǎn)變、反應(yīng)擠出以及復(fù)合材料制備與破壞的基礎(chǔ)理論和研究方法。
該項(xiàng)成果有力地促進(jìn)了碳纖維復(fù)合材料在我國航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，同時為企業(yè)自主開發(fā)橡塑制品熱固化工藝模擬軟件和聚烯烴反應(yīng)擠出模擬軟件提供了技術(shù)支持。
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