Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình đa quy mô của các hợp chất polymer bao gồm các chất tăng cường nano xốp từ alumina anod hóa nghiền
Tóm tắt
Một hợp chất polymer dựa trên một chất độn sáng tạo bao gồm bột nano xốp alumina với kích thước vi mô đã được mô hình hóa. Các lỗ nano trong hệ thống này—khoảng hình cột trụ, với đường kính khoảng 100 nm—được nhựa hoàn toàn thẩm thấu, mà không được liên kết với các bức tường lỗ bên trong qua bất kỳ tác nhân hóa học nào. Hệ thống này, trước đó đã được đánh giá thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, giờ đây lần đầu tiên được mô hình hóa dựa trên một phương pháp tiếp cận đa quy mô tính toán. Đầu tiên, phần tử thể tích đại diện kích thước vi mô (RVE) được mô hình hóa trong hai bước sử dụng mô hình phần tử hữu hạn. Sau đó, RVE quy mô vĩ mô được đặc trưng hóa, sử dụng sự kết hợp của các quy tắc vi cơ học. Phản ứng đàn hồi của hợp chất được mô phỏng để dự đoán mô đun Young của nó. Mô phỏng này xác nhận các kết quả thực nghiệm trước đó và giúp làm sáng tỏ phản ứng của vật liệu được điều tra, mà có thể đại diện cho một hệ thống mới cho ứng dụng trong các hợp chất khác nhau. Đặc biệt, hợp chất vi chất nano xốp được so sánh với một vật liệu hợp chất chứa các chất độn cùng loại mà không có lỗ xốp, được liên kết với ma trận. Có vẻ như, xét theo khái niệm tiêu chuẩn về các hợp chất ba pha này, sự hiện diện của các lỗ nano có thể bù đắp cho sự thiếu hụt của tác nhân liên kết.
Từ khóa
#hợp chất polymer #chất độn nano xốp #mô hình đa quy mô #nhựa #mô đun Young #cơ học vi môTài liệu tham khảo
Mittal, G.; Rhee, K.Y.; Mišković-Stanković, V.; Hui, D.: Reinforcements in multi-scale polymer composites: processing, properties, and applications. Compos. Part B Eng. 138, 122–139 (2018). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.11.028
Dikshit, V.: Multiscale polymer composites: a review of the interlaminar fracture toughness improvement. Fibers (2017). https://doi.org/10.3390/fib5040038
Sadasivuni, K.K.; Saha, P.; Adhikari, J.; Deshmukh, K.; Ahamed, M.B.; Cabibihan, J.-J.: Recent advances in mechanical properties of biopolymer composites: a review. Polym. Compos. 41, 32–59 (2020). https://doi.org/10.1002/pc.25356
Patterson, B.A.; Malakooti, M.H.; Lin, J.; Okorom, A.; Sodano, H.A.: Aramid nanofibers for multiscale fiber reinforcement of polymer composites. Compos. Sci. Technol. 161, 92–99 (2018). https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2018.04.005
Zagho, M.M.; Hussein, E.A.; Elzatahry, A.A.: Recent overviews in functional polymer composites for biomedical applications. Polymers (2018). https://doi.org/10.3390/polym10070739
Lederman, M.; Sharon, E.; Lipovezky-Adler, M.; Smidt, A.: Biocompatibility of composites–literature review. Refuat. Hapeh. Vehashinayim. 32, 21–29 (2015)
Bowen, R.L.; Reed, L.E.: Semiporous reinforcing fillers for composite resins: I. Preparation of provisional glass formulations. J. Dent. Res. 55, 738–747 (1976). https://doi.org/10.1177/00220345760550050701
Samuel, S.P.; Li, S.; Mukherjee, I.; Guo, Y.; Patel, A.C.; Baran, G.; Wei, Y.: Mechanical properties of experimental dental composites containing a combination of mesoporous and nonporous spherical silica as fillers. Dent. Mater. 25, 296–301 (2009). https://doi.org/10.1016/j.dental.2008.07.012
Liu, Y.; Tan, Y.; Lei, T.; Xiang, Q.; Han, Y.; Huang, B.: Effect of porous glass-ceramic fillers on mechanical properties of light-cured dental resin composites. Dent. Mater. 25, 709–715 (2009). https://doi.org/10.1016/j.dental.2008.10.013
Zandinejad, A.A.; Atai, M.; Pahlevan, A.: The effect of ceramic and porous fillers on the mechanical properties of experimental dental composites. Dent. Mater. 22, 382–387 (2006). https://doi.org/10.1016/j.dental.2005.04.027
Brostow, W.; Estevez, M.; Lobland, H.E.H.; Hoang, L.; Rodriguez, J.R.; Vargar, S.: Porous hydroxyapatite-based obturation materials for dentistry. J. Mater. Res. 23, 1587–1596 (2011). https://doi.org/10.1557/JMR.2008.0191
Atai, M.; Pahlavan, A.; Moin, N.: Nano-porous thermally sintered nano silica as novel fillers for dental composites. Dent. Mater. 28, 133–145 (2012). https://doi.org/10.1016/j.dental.2011.10.015
Loca, D.; Locs, J.; Dubnika, A.; Zalite, V.; Berzina-Cimdina, L.: 9—porous hydroxyapatite for drug delivery. In: Mucalo, M. (ed.) Hydroxyapatite (Hap) for Biomedical Applications. pp. 189–209. Woodhead Publishing (2015)
Gunathilake, T.M.S.U.; Ching, Y.C.; Ching, K.Y.; Chuah, C.H.: Biomedical and microbiological applications of bio-based porous materials : a review. MDPI Polym. 9, 160–175 (2017). https://doi.org/10.3390/polym9050160
Thorat, S.; Diaspro, A.; Scarpellini, A.; Povia, M.; Salerno, M.: Comparative study of loading of anodic porous alumina with silver nanoparticles using different methods. Materials (Basel). 6, 206–216 (2013). https://doi.org/10.3390/ma6010206
Darvell, B.: Innovation in restorative dental materials: another new age or the end of the line? Future Med. Chem. 5, 1595–1597 (2013). https://doi.org/10.4155/fmc.13.131
Darvell, B.W.: Esthetic dentistry. Am. J. Esthet. Dent. 3, 167–168 (2013)
Chen, M.-H.: Update on dental nanocomposites. J. Dent. Res. 89, 549–560 (2010). https://doi.org/10.1177/0022034510363765
Ferracane, J.L.: Resin composite–state of the art. Dent. Mater. 27, 29–38 (2011). https://doi.org/10.1016/j.dental.2010.10.020
Ferracane, J.L.; Pfeifer, C.S.; Hilton, T.J.: Microstructural features of current resin composite materials. Curr. Oral Heal. Rep. 1, 205–212 (2014). https://doi.org/10.1007/s40496-014-0029-4
Habib, E., Wang, R., Wang, Y., Zhu, M., Zhu, X.X.: Inorganic Fillers for Dental Resin Composites: Present and Future. ACS Biomater. Sci. Eng. 5b00401 (2015). https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.5b00401
Thorat, S.B.; Diaspro, A.; Salerno, M.: In vitro investigation of coupling-agent-free dental restorative composite based on nano-porous alumina fillers. J. Dent. 42, 279–286 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jdent.2013.12.001
Darvell, B.W.: Materials Science for Dentistry. Woodhead Publishing (2009)
Sulka, G.D.: Highly ordered anodic porous alumina formation by self-organized anodizing. In: Eftekhari, A. (Ed.) Nanostructured Materials in Electrochemistry, pp. 1–96. Wiley, New York (2008)
Salerno, M.; Patra, N.; Losso, R.; Cingolani, R.: Increased growth rate of anodic porous alumina by use of ionic liquid as electrolyte additive. Mater. Lett. 63, 1826–1829 (2009). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.05.058
Salerno, M.; Loria, P.; Matarazzo, G.; Tomè, F.; Diaspro, A.; Eggenhöffner, R.: Surface morphology and tooth adhesion of a novel nanostructured dental restorative composite. Materials (Basel). 9, 203–210 (2016). https://doi.org/10.3390/ma9030203
Salerno, M.; Giacomelli, L.; Larosa, C.: Biomaterials for the programming of cell growth in oral tissues : the possible role of APA bioinformation. Bioinformation 5, 291–293 (2010)
Toccafondi, C., Dante, S., Reverberi, A.P., Salerno, M.: Biomedical applications of anodic porous alumina. Curr. Nanosci. 11 (2015)
Smith, M.: ABAQUS Standard Users’ Manual, Version 6.9. (2009)
Schmidt, H.; Hattel, J.: A local model for the thermomechanical conditions in friction stir welding. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 13, 77–93 (2004). https://doi.org/10.1088/0965-0393/13/1/006
Shi, J.; Chopp, D.; Lua, J.; Sukumar, N.; Belytschko, T.: Abaqus implementation of extended finite element method using a level set representation for three-dimensional fatigue crack growth and life predictions. Eng. Fract. Mech. 77, 2840–2863 (2010). https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2010.06.009
Huang, W.; Xu, X.; Wang, K.; Liu, W.: Numerical simulation of steel-laminated bearing considering friction slipping. Int. J. Eng. Technol. 10, 162–166 (2018). https://doi.org/10.7763/IJET.2018.V10.1052
Jin, X.: Stress analysis of cold rolled steel sheet based on abaqus. Int. J. Adv. Res. Comput. Sci. 10, 5–8 (2019)
Halpin, J.C.; Pagano, N.J.: The laminate approximation for randomly oriented fibrous composites. J. Compos. Mater. 3, 720–724 (1969). https://doi.org/10.1177/002199836900300416
Li, Y.; Pimenta, S.: Development and assessment of modelling strategies to predict failure in tow-based discontinuous composites. Compos. Struct. 209, 1005–1021 (2019). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.05.128
Feraboli, P.; Cleveland, T.; Stickler, P.; Halpin, J.: Stochastic laminate analogy for simulating the variability in modulus of discontinuous composite materials. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 41, 557–570 (2010). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.01.003
Paley, M.; Aboudi, J.: Micromechanical analysis of composites by the generalized cells model. Mech. Mater. 14, 127–139 (1992). https://doi.org/10.1016/0167-6636(92)90010-B
Rafiee, R.; Eskandariyun, A.: Predicting Young’s modulus of agglomerated graphene/polymer using multi-scale modeling. Compos. Struct. 245, 112324 (2020). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112324
Xia, Z.; Riester, L.; Sheldon, B.W.; Curtin, W.A.; Liang, J.; Yin, A.; Xu, J.M.: Mechanical properties of highly ordered nanoporous anodic alumina membranes. 6 (2004)
Tong, T.F.; Wang, H.; Kang, L.J..S.: Physical behavior of nanoporous anodic alumina using nanoindentation and microhardness tests. 410–415 (2007). https://doi.org/10.1007/s11671-007-9076-2
Ko, S.H.; Lee, D.W.; Jee, S.E.; Park, H.C.; Lee, K.H.; Hwang, W.: Mechanical properties and residual stress measurements in anodic aluminium oxide structures using nanoindentation. Glas. Phys. Chem. 31, 356–363 (2005)
Emami, N.; Kj, S.: Young’s modulus and degree of conversion of different combination of light-cure dental resins. 202–207 (2009)
Thorat, S.; Patra, N.; Ruffilli, R.; Diaspro, A.; Salerno, M.: Preparation and characterization of a BisGMA-resin dental restorative composites with glass, silica and titania fillers. Dent. Mater. J. 31, 635–644 (2012). https://doi.org/10.4012/dmj.2011-251
Thorat, S.; Diaspro, A.; Salerno, M.: Effect of alumina reinforcing fillers in BisGMA-based resin composites for dental applications. Adv. Mater. Lett. 4, 15–21 (2013). https://doi.org/10.5185/amlett.2013.icnano.283
Hamdia, K.M.; Silani, M.; Rabczuk, T.: Stochastic analysis of the fracture toughness of polymeric nanoparticle composites using polynomial chaos expansions. Int. J. Fracture 206, 215–227 (2017). https://doi.org/10.1007/s10704-017-0210-6
Msekh, M.A.; Cuong, N.H.; Zi, G.; Areias, P.; Zhuang, X.; Rabczuk, T.: Fracture properties prediction of clay/epoxy nanocomposites with interphase zones using a phase field model. Eng. Frac. Mech. 188, 287–299 (2018). https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.08.002
Talebi, H.; Silani, M.; Rabczuk, T.: Concurrent multiscale modeling of three dimensional crack and dislocation propagation. Adv. Eng. Soft. 80, 82–92 (2015). https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2014.09.016