In der jüngsten Arbeit wurde kürzlich eine leichte Abweichung vom vorhergesehenen Trend für ternäre PMMA-Nanokomposite beobachtet, die Kohlenstoffnanoröhren (CNT) und Ruß (CB) enthalten. In der Simulation wurde der Grund für die Abweichung untersucht.
Repräsentative Verbundgeometrien wurden mit der Monte-Carlo-Technik erzeugt und die Verbundleitfähigkeit mit Finite-Elemente-Modellierung (FEM) berechnet. Herkömmliche FEM-Strategien würden Ergebnisse liefern, die der ternären Mischungsgleichung ähneln. Wenn jedoch die CB-Partikel als feste Kugeln modelliert wurden, während die CNT als feste Zylinder modelliert wurden, die von weichen, leitfähigen Schalen umgeben waren, erhielt die Verbundleitfähigkeit die gleiche Form wie experimentell beobachtet.
Aus der Untersuchung wurde folgendes geschlossen:
- Im Vergleich zu anderen theoretischen und experimentellen Ergebnissen erwies sich der Pathway-Finder-Algorithmus, bei dem die Verbindungsmöglichkeit aus der Erreichbarkeitsmatrix abgeleitet wurde, als wirksam.
- Bei den ternären CPCs von CNT und CB kann ein synergistischer Effekt erzielt werden. Es ist offensichtlich, dass in der Simulation das Synergas durch eine höhere Füllstofffraktion um 8% Füllstofffraktion von CB und 1% Füllstofffraktion von CNT erhalten werden kann, wobei es in den experimentellen Daten 5% CB und 2% CNT sind . Die Ergebnisse passen zur Theorie des neuartigen theoretischen selbstkonsistenten Mittelfeldansatzes, der 2017 von Schubert veröffentlicht wurde [1].
- In der Simulation ist die Wirkung von Kohlenstofffasern zur Verbesserung der Leitfähigkeit größer als in den Experimenten mit einem Faktor von 112%, während der relative Ruß mit einem Faktor von 79% kleiner ist.
Darüber hinaus fügte das LSP-Simulationsteam der Simulationsplattform Big-Data-Technologie hinzu, einschließlich Datenerfassung, Datenspeicherung, Datenbereinigung, Data Mining und Datenvisualisierung. Die Plattform analysiert die berechneten Daten auf intelligente Weise und eliminiert automatisch abnormale Daten. Durch die Einbettung verschiedener Datentechnologien kann die Zuverlässigkeit und Stabilität der Plattform weiter verbessert werden.
Logarithmus der Gesamtleitfähigkeit im Vergleich zum Füllstoffanteil von CNTs und CB in einem Konturdiagramm, das einen quantifizierbaren „Synergasmus“ zwischen CNTs und CB definiert. Die eingefügte Synergasmus-Karte veranschaulicht den Synergasmus-Effekt der verschiedenen Zusammensetzungen von CNTs und CB.
FEM-Simulationsergebnis mit Stromlinien der Stromdichte, wobei Ruß als Kugeln und CNT als Zylinder mit Endkappen dargestellt sind.
Der durch CNT und Ruß erzeugte Stromfluss erklärt die Synergie zwischen den beiden Partikeln.