グラフェンナノプレートレットによるエポキシ樹脂複合材料のガス透過性の定量化【JST・京大機械翻訳】

Zhang Qiangjun; Wang Yong C.; Bailey Colin G.; Istrate Oana M.; Li Zheling; Kinloch Ian A.; Budd Peter M.

文献

J-GLOBAL ID：201902217428097754 整理番号：19A2820391

グラフェンナノプレートレットによるエポキシ樹脂複合材料のガス透過性の定量化【JST・京大機械翻訳】

Quantification of gas permeability of epoxy resin composites with graphene nanoplatelets

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資料名：
巻： 184 ページ： Null 発行年： 2019年
JST資料番号： H0433A ISSN： 0266-3538 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

本論文は,グラフェンナノプレートレット(GNPs)を有するエポキシ樹脂(ER)複合材料の透過率を予測するために,格子Boltzmann法(LBM)を用いた数値シミュレーション法の開発と検証を提示した。種々の負荷と直径のGNPを有する一連のGNP/ERナノ複合材料についてガス透過性試験を行った。実験結果は,GNP負荷が3wt%のとき,ERにおけるGNPsの包含が効果的なガス透過性を著しく減少させ,66%の最も高い減少を伴うことを確認した。異なる直径のGNPを用いることの効果は,直径25μmのGNPを用いることが,1wt%の同じ負荷で,5および15μmのより小さい直径のGNPを用いるよりも,ガス透過率のより少ない減少を達成することを示した。この予想外の結果は,現在開発された数値モデルによって説明されている。GNPs充填ER複合材料の微細構造をLBMを用いた相対的ガス透過性予測モデルのために数値的に再構成した。3D X線CTスキャン画像は,特にGNPの直径が大きい(25μm)とき,強いvan der Waals力により,GNPの凝集を明確に示した。このようにして,GNPs充填ER複合材料の微細構造を数値的に構築するとき,凝集サブモデルを組み込んだ。GNPの凝集は,わずかな数の超厚GNPの形成をもたらし,GNPのないERリッチ領域として大きな空間を残した。これにより,GNP充填ERは,より小さいGNPs充填ERよりも低いガス透過率の低下を得るために,GNP直径25μmのGNPs充填ERをもたらした。GNPフレークの表面積,回転,カーリング及び折畳みに関する数値感度研究の結果は,平坦ディスク形状フレークを用いて,変形度の小さい非晶質GNP(それぞれ20°及び1.5以下)を表すことができることを示唆した。また,結果は,全体のガス流れ方向に垂直な投影面積が,GNPsの全体的なガス障壁効果を支配することを示した。2Dモデルを用いることの実現可能性を実証し,調製した試料中のGNPsが公称直径に等しい直径で均一に大きいと仮定することができる。この数値シミュレーションモデルは,著者らの実験結果および文献からの実験データと比較して,既存の解析モデルのそれよりも,ガス透過率の減少の予測のための精度を著しく改善する。Copyright 2019 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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強化プラスチックの成形 , 炭素とその化合物

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