Computer-aided Design of Polymer-based Composites Using Multi-scale Models

Abstract

The study is devoted to computer-aided design of particulate polytetrafluoroethylene-based composites for increasing their thermal conductivity values (as much as possible) with minimal deteriora- tion of the mechanical properties. To solve the issue, an algorithm has been developed and applied using a multi-scale model. It has enabled to fabricate such composites, characterized by both high thermal conductivity and acceptable mechanical properties, via loading the polymer matrix with copper particles of two size ranges, differing by more than an order of magnitude

В работе решалась задача компьютерного конструирования дисперсно-наполненного полимерного композита на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с целью повышения его теплопроводности (получения максимально возможного значения его коэффициента) с учетом ограничений на деформационно-прочностные свойства. Для решения задачи разработан и применен алгоритм с использованием многоуровневой модели. Показано, что за счет использования в качестве наполнителей частиц меди двух размерных диапазонов, отличающихся размерами более чем на порядок, можно получить материалы, которые характеризуются высокой теплопроводностью при сохранении приемлемых деформационно-прочностных свойств