曲率相关的界面能量流 polarity 在功能化碳纳米管聚合物纳米复合材料中的研究：基于反应分子动力学视角
原子与分子团簇
2025-11-25 v1 材料科学
计算物理
摘要
碳纳米管（CNT）-聚合物复合材料广泛采用表面涂层和化学处理以提高界面键合和负载传递。纳米复合材料文献中曾提议，纳米管曲率与表面功能化（如多多羧胺（PDA）涂层）可能作为调控界面键合和能量耗散的额外参数。虽然实验和模拟研究已证明PDA功能化的优势，但纳米管曲率如何调制界面能量流和力学极性的基本机制仍未阐明。这种曲率依赖性不一致性问题尤为突出：相同的PDA功能化既能增强某些CNT-聚合物体系的性能，又会削弱其他体系的性能。本文采用反应分子动力学（ReaxFF）模拟，探讨曲率与PDA功能化如何共同支配CNT-聚乙醇（PVA）纳米复合材料中的界面能量演化。研究发现，曲率与PDA功能化共同产生相反的界面能量流 regime：高曲率CNT产生耗散性、摩擦性界面；低曲率CNT则将能量限制在刚性、致动的壳层中。这种极性反转源于曲率诱导的PDA吸附几何转换，将界面从能量释放配置转化为能量储存配置。这些结果确立了曲率作为工程聚合物-纳米管界面 fundamental 设计参数，为超越传统化学功能化的界面能量流、力学韧性和输运性质的预测性调控提供了途径。
引用
@article{arxiv.2511.18560,
title = {Curvature-Dependent Polarity of Interfacial Energy Flow in Functionalized CNT Polymer Nanocomposites: A Reactive Molecular Dynamics Perspective},
author = {Mehedi Hasan and Khayrul Islam and Michael T. Kio and AKM Masud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.18560},
year = {2025}
}