Dynamic behavior of tunable Bouligand-structured carbon nanotube films under micro-ballistic impact
Notice bibliographique
Résumé
Carbon nanotube (CNT) films are promising candidates for ideal protective material due to their lightweight structure and exceptional impact resistance. Inspired by the Bouligand structure, which features helically arranged fibers found in the high-impact-resistant dactyl club of mantis shrimps, we developed a novel series of Bouligand-structured CNT films (BCNTFs) to enhance impact resistance. In this study, the dynamic performance of BCNTFs with different pitch angles (PAs) of 0°, 30°, 45°, 60°, and 90° was systematically investigated using coarse-grained molecular dynamics (CGMD) simulations. The results highlight the significant influence of the structural characteristic parameter η ( η = D / d , where D is the impact projectile diameter and d denotes the CNT chain spacing) on the effects of PA. Specifically, for η = 15, increasing the PA leads to more restricted sliding of CNT chains, which enhances energy dissipation through CNT chain tension, thus improving the impact resistance of BCNTFs. However, at excessively high impact velocities ( v i ) is excessively high (exceed 2 km s −1 ), localized failure of CNT chains diminishes the structural advantages conferred by PAs, resulting in a negligible influence on the protective performance of BCNTFs. For η = 5, sliding behavior becomes more prominent, while stretching weakens. Under this condition, the BCNTF with PA = 45° exhibits the lowest impact resistance, as neither tensile nor sliding mechanisms offer significant advantages. For macroscopic ballistic impacts (i.e., η = + ∞ ), fiber stretching and breaking dominate as the primary energy dissipation mechanisms, allowing materials with superior isotropic properties to efficiently dissipate energy across a broader deformation zone . This paper emphasizes the effects of PA on the impact resistance of BCNTFs under complex environments and provides a design strategy for achieving excellent impact resistance at different structural characteristics. These results support the use of CNT films as next-generation advanced protective materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».