Andreas Isacsson分享了该项目的成功经验,该项目研究了复合材料中的热和电荷传输
由FLAG-ERA联合跨国电话会议2017资助,Graphene Flagship合作项目MECHANIC使用建模和计算机模拟来研究当石墨烯基材料被整合到聚合物复合材料中时会发生什么。项目负责人Andreas Isacsson是Graphene Flagship合作伙伴查尔姆斯理工学院凝聚态和材料理论教授,他解释了他们的方法将如何为未来表征和验证新复合材料奠定基础。
聚合物复合材料是常见的建筑材料,Graphene Flagship科学家一直在寻找使用石墨烯和层状材料改善其性能的新方法。特别是,科学家可能希望设计具有定制电气或物理特性的材料,以有效地传输热量或电流。氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)是极好的竞争者,因为它们价格便宜且广泛可用。
“在我们决定将石墨烯和相关材料结合到聚合物复合材料中的最佳方式之前,我们首先需要了解材料的导电和热传导情况,以及影响这一点的因素,”Isacsson开始说。
“MECHANIC 的核心理念是使用计算方法来更好地理解将 GO 和 RGO 等材料添加到混合物中时发生的相互作用,”他解释道。与其他合作项目一样,MECHANIC 是真正的欧洲合作
“我们使用所谓的’多尺度’方法,从最小的尺度开始 – 模拟原子,它们的电子和振动 – 逐渐增加尺寸,直到我们研究更广泛的结构,”他继续说道。
在该项目中,Graphene Flagship合作伙伴比利时鲁汶天主教大学的科学家研究了缺陷对材料原子结构的影响。Graphene Flagship合作伙伴查尔姆斯理工学院的研究人员评估缺陷对单个原子施加的力。然后,在更大的范围内,Graphene Flagship合作伙伴西班牙ICN2模拟去除不需要的官能团,以确定在真实模型中对复合材料整体结构对电子和热性能的影响。Graphene Flagship会员伊兹密尔理工学院通过设备建模补充了仿真链。
“我们发现,在这些复合材料中,电子找到了一条路径,否则会被一层导电材料阻挡,”Isacsson说。这些结果与实验一致,使他们能够验证他们的方法,使其完全可重复。
“由于我们的工作,现在存在一个数值框架来评估无序复合材料中的热和电荷传输,该框架已得到充分验证,可以在未来使用,”Isacsson总结道。
MECHANIC已成为为公司提供指南的工具,例如Graphene Flagship合作伙伴Avanzare Innovacion Tecnologica SL,这家西班牙公司是石墨烯基复合材料的最大生产商。该项目的重要性也反映在意大利国家研究委员会(CNR)的意大利有机合成和光反应性研究所(ISOF)进行的补充实验研究中。这说明了FLAG-ERA如何通过结合旗舰和FLAG-ERA项目的研究活动来激发欧洲的包容性协同效应
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