| 基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟 |
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| 引用本文： | 张文琦,范晓舟,李宇轩,庾翔,律方成.基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟[J].电工技术学报,2024(5):1510-1523. |
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| 作者姓名： | 张文琦 范晓舟 李宇轩 庾翔 律方成 |
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| 作者单位： | 1. 华北电力大学电气与电子工程学院;2. 华北电力大学河北省输变电安全防御重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（51777076）；;中央高校基本科研业务费专项资金（2019MS083）资助项目； |
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| 摘 要： | 对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能，该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基、羧基和氨基官能团的芳纶/功能化碳纳米管复合体系模型。在Materials Studio和LAMMPS中计算了复合材料热导率、玻璃化转变温度、力学性能、结构参数及相对介电常数。结果表明，芳纶复合材料体系各项性能均有不同幅度提升。芳纶/羧基化碳纳米管(PPTA/CNT—COOH)的热导率较掺杂前提升了75.4%，玻璃化转变温度提升了43.29 K。芳纶/羟基化碳纳米管(PPTA/CNT—OH)和芳纶/氨基化碳纳米管(PPTA/CNT—NH2)的热导率依次提升70.2%和63.2%。在力学性能上，复合材料比掺杂前的弹性模量平均增强30%以上，剪切模量增强15%以上。通过计算体系结构参数，从均方位移、自由体积占比、氢键数量与结合强度等分子层面阐释了材料性能增强的内在机理，最终发现PPTA/CNT—COOH在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显，且碳纳米管的...
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| 关 键 词： | 电气绝缘 芳纶 功能化碳纳米管 分子动力学 热力学性能 |
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