项目名称高分子复合材料增强增韧机理及表征完成单位

项目名称:高分子复合材料增强增韧机理及表征

完成单位：华南理工大学

推荐单位：华南理工大学

项目简介：

增强增韧是当今材料科学研究的热点和重点之一。无机粒子填充是常用的聚合物改性方法。以往有关高分子复合材料增强增韧机理的研究尚不深入，一些关键性的进展未见诸报道，如界面粘合状态与拉伸强度的关系（尤其是非球形无机粒子填充高分子复合体系）、断口形貌与冲击韧性的关系、冲击韧性与界面形态的相关性、以及脆-韧转变的定量描述等。项目完成人就此展开历时10多年的系统研究，取得如下创新性成果。

揭示高分子复合材料增强机理。引入界面粘合状态参数，建立预测球形和非球形无机粒子填充高分子复合材料拉伸模量数学模型。创造性地提出界面粘合角的概念，建立描述拉伸过程中界面脱粘的物理模型，进而导出球形和非球形无机粒子填充高分子复合材料拉伸强度公式。

揭示高分子复合材料增韧机理。考虑无机粒子在树脂基体中存在的积聚现象，构建描述复合材料脆-韧转变的物理模型，进而建立新的临界应力球体积分数的数学模型，可较好地描述复合体系发生脆-韧转变时的逾渗现象。

揭示试样断口形貌与材料冲击韧性之间的相关性。应用分形理论，构建了复合材料断口形貌与冲击韧性的定量关系。填料与基体之间界面层厚度与复合体系的力学性能密切相关。推导出估算无机粒子与树脂基体之间界面层厚度公式。提出了复合材料冲击韧性与其结晶特性相关性的新见解。

阐明无机粒子在树脂基体中分散状态与复合材料增强增韧效果及其他性能之间的相关性。基于热分析原理和分形理论，分别建立了描述无机粒子在树脂基体中分散的物理模型，进而提出评估无机粒子在树脂基体中宏观分散的简便方法。

上述数学模型中所含的参数易于确定，便于高分子复合材料的实验研究及其研发中应用。应用实验测量数据对相关数学模型进行了验证。结果表明，理论计算值与实测值有良好的一致性。

研究成果含130篇学术论文及2部学术专著，其中论文被SCI收录79篇，EI收录11篇。论著受到国内外同行广泛关注，获引用或正面评价1798次。其中，SCI他引1043次，单篇论文最高SCI他引为203次。8篇代表作他引145次，SCI他引114次。成果丰富和发展了高分子基复合材料科学理论，对促进材料加工学科的发展具有积极的意义。成果可用于指导聚合物/无机粒子复合材料设计与制备，以及材料性能及形态的表征。

完成人情况

梁基照，教授，博士生导师。工作单位和完成单位均为华南理工大学。项目完成人。全面深入地考察了聚合物复合材料增强增韧机理及其主要影响因素，并应用扫描电镜观察试样断面形貌以及填料与基体之间的界面形态，提出新见解和定量表征。8篇代表作和2部学术专著均为单独作者，其余论文的单独作者、第一作者或通讯作者。

8篇代表作

1Liang J.Z.Reinforcement and quantitative description of inorganic particulate-filled polymer posites Part B.2013,51:224-232.

2Liang J.Z.Predictions of tensile strength of short inorganic fibre reinforced polymer composites.Polymer Testing,2011,30(7):749–752.

3Liang J.Z.Estimation of tensile strength of inorganic plate-like particulate reinforced polymer composites.Polym.Eng.Sci.,2013,53(9):1823-1827.

4Liang J.Z.Predictions of Young's modulus of short inorganic fiber reinforced polymer posites Part B.,2012,43:1763-1766.

5Liang J.Z.Quantitative description of interfacial strength in polypropylene/inorganic particle composites.Polymer Composites,2011, 32(5):821-828..

6Liang JZ.Mechanical properties of PPS/PC/GF/Nano-CaCO3hybrid composites.

Polym.Plast.Technol.Eng.2009,48(3):292-296..

7Liang J.Z.Impact fracture toughness of hollow glass bead-filled polypropylene composites.J.Mater.Sci.,2007,42（3）：841-846.

8Liang JZ.Evaluation of dispersion of nano-CaCO3particles in polypropylene matrix based on fractal method,Composites A,2007,38:1502-1506.