Advanced Composites and Hybrid Materials
基于双叠氮化合物处理的超高分子量聚乙烯织物多准则交叉链接剂选择与参数估计
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本文通过多准则决策模型和基于替代模型的逆向参数估计，成功优化了双叠氮化合物处理的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）织物的力学性能。研究结合实验与建模方法，显著提升了织物在剪切和拉伸条件下的性能表现。
文献概述
本文《Characterization and mesoscale modeling of an enhanced UHMWPE fabric treated with bis-diazirine: multicriteria crosslinker selection and surrogate-based inverse parameter estimation》，发表于《Advanced Composites and Hybrid Materials》杂志，回顾并总结了通过化学处理增强超高分子量聚乙烯织物性能的研究。文章通过多种力学测试和建模方法，评估了不同交联剂对织物性能的影响，并开发了适用于材料模拟的多尺度模型，以预测处理后织物的力学行为。
背景知识
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）织物因其高比强度和抗冲击性，广泛应用于防护装备领域。然而，其力学性能受限于纱线间的相互作用和摩擦特性。已有研究尝试通过引入剪切增稠流体、纳米颗粒涂层等方法提升织物性能，但效果有限。本文通过引入双叠氮化合物交联剂，旨在增强纱线间力学耦合，从而提升织物的整体性能。研究同时面临交联剂选择的多准则优化问题，以及纱线横向模量和摩擦系数难以直接测量的挑战。因此，采用VIKOR多准则决策方法和基于代理模型的逆向优化框架，为材料设计提供新思路。
研究方法与实验
研究采用了干法处理的UHMWPE平纹织物，并引入三种不同双叠氮化合物交联剂（Gen I、Gen IIIA和Gen IIIC）进行化学改性。通过单纱拉伸、偏轴拉伸、撕裂、穿刺、纱线抽出等力学测试，比较不同交联剂对织物性能的影响。基于VIKOR多准则决策模型，确定最优交联剂为Gen IIIA。随后，利用微计算机断层扫描（micro-CT）构建织物的细观尺度几何模型，并通过有限元模拟与实验数据的误差最小化，采用遗传算法进行参数优化，估计纱线的横向弹性模量和纱线交叉点摩擦系数。
关键结论与观点
研究意义与展望
本研究为UHMWPE织物的功能化改性和力学性能提升提供了实验与建模结合的综合框架，适用于高性能防护材料的开发。未来可探索交联剂在动态冲击下的作用机制，以及更复杂织物结构的多尺度建模方法，进一步提升材料在实际应用场景中的性能。
结语
本研究通过实验与建模相结合，系统评估了双叠氮化合物交联剂对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）织物性能的影响。研究团队采用VIKOR多准则决策方法，从三种交联剂中筛选出Gen IIIA为最优改性剂，并通过偏轴拉伸和纱线抽出实验验证其在纱线交叉点的增强作用。细观尺度有限元模型结合遗传算法优化，成功估计了纱线横向模量和摩擦系数，解决了实验测量难题。研究为交联UHMWPE织物的结构优化与力学建模提供了新方法，也为高性能织物在防护装备中的应用奠定了基础。未来可进一步探索材料在动态冲击条件下的响应机制，以及交联剂对织物耐久性和疲劳行为的影响。
