聚合物与复合材料
推动先进复合材料与聚合物的设计
复合材料创新:原子层面的深度见解,重大影响
碳纤维增强聚合物 (CFRP) 等材料可提供极大的强度重量比,满足飞机、太空卫星、风力涡轮机、跑车、海底石油生产和运动器械所需。但实际应用时却会受到制造成本的限制,因此在要求不太严苛的应用中,可以使用成本较低的玻璃填充复合材料。另一个挑战是可持续性:在使用寿命结束后,纤维很难提取和回收。橡胶化合物是另一种主要的复合材料,研究人员正在尝试优化配方、填充物和增材,以改善轮胎磨损、牵引力和滚动阻力。
先进复合材料在制造成本、材料强度、密度、耐用性、可塑性、粘附性、可持续性等方面都是一个极具竞争力的创新空间。这些问题的唯一解决方法就是通过使用建模和仿真,探索相关组成材料的原子相互作用。
BIOVIA Materials Studio 通过计算机仿真方法探究这些材料的行为,以加速聚合物复合材料的设计和开发。
- 聚合物
- 复合材料
- 多尺度建模
聚合物
- 预测纯聚合物的行为及其属性,比如玻璃化转变温度 (Tg)、杨氏模量、屈服应力和临界应变
- 进行交联仿真,以了解聚合物网络的形成以及化学结构、增材和加工对机械属性和 Tg 的影响
- 计算聚合反应和降解反应的反应能和动力学
- 探索 催化剂特征 ,比如立体化学选择性
- 使用 BIOVIA COSMOtherm 预测热力学性质
- 使用定量构效关系 (QSPR) 模型将聚合物重复单元结构与 Tg、泊松比、热导率、折射率、断裂应力和渗透性等体积性质联系起来

复合材料
- 聚合物-填充物界面的粘合强度和机械故障
- 筛选上浆剂,用于生产所需形状和尺寸的碳纤维
- 仿真纤维周围树脂的交联,并表征结构和粘结强度

多尺度建模
- 通过粗粒度仿真(例如,在嵌段共聚物中形成或添加热塑性增韧剂后形成的膜微区)来仿真聚合物微观结构
- 使用本地机器学习方法和多目标优化工作流程,预测共混聚合物的理想配方
- 导出结构并对 SIMULIA Abaqus RVE 模型进行参数化,以仿真完整的复合材料和零部件

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