摘要：具有高且稳定离子输运特性的二维层状薄膜在纳米流体器件中具有广泛的应用,但是它们的构建仍然是一个相当大的挑战.本文设计并开发了一种超稳定的芳纶纳米纤维/石墨复合薄膜,其内部包含大量的一维和二维纳米受限空间,可以实现超快的离子传输.这种薄膜不仅具有良好的柔性和可拓展性,同时还表现出优异的力学性能,即使在水中浸泡90天仍具有高的拉伸强度(~115.3 MPa).并且该薄膜在低的盐浓度下具有表面电荷控制的离子输运特性,在10^(-4)mol/LKCl浓度下,其离子电导率相对于原始KCl溶液提高了16倍.最重要的是,即使在酸、碱、乙醇等极端环境中浸泡30天以上,薄膜的结构和离子电导率仍保持稳定.分子动力学模拟进一步揭示了薄膜的超稳定性是源于纳米纤维内部强大的链间作用以及纳米纤维与石墨纳米片之间强大的界面相互作用.这种柔性、可扩展、超稳定的芳纶纳米纤维/石墨复合薄膜可能为先进的纳米流体器件在不同极端工作环境下的应用提供一种有效的策略.

摘要：为研究三维随机纤维材料服役环境下的力学性能,提高热防护系统安全服役性能和结构寿命。利用有限元建模软件,建立三维随机纤维材料微结构模型,研究其面内和厚度两个方向的三维随机纤维材料宏观力学性能与几何参数(纤维方向、纤维长度和纤维直径)的关系,获得了三维随机纤维材料厚度和面内宏观力学性能演化规律。结果表明:三维随机纤维材料内部偏移纤维比重越大,厚度方向压缩强度就越高,面内方向压缩强度就越低;压缩强度随纤维长度增加呈上升趋势,在0.9 mm左右时达到临界值;压缩强度随纤维直径增加呈下降趋势。该研究结果可为三维随机纤维材料制备提供理论基础。