journal article·2016-07-03

A Guide for Hydrodynamic Reinforcement Effect in Nanoparticle-filled Polymers

Yihu Song, Qiang Zheng

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Abstract

Despite of substantial progresses in reinforcement mechanism of nanoparticle-filled polymers (NPFPs), there are great debates about the fundamental hydrodynamics theories and the deformation localization lasting many years. In this article, we discuss the in retrospect theoretical hydrodynamic approaches used in the field of nanoparticle reinforcement for providing a critical review with the aim to identify limitations and open questions inherent to various versions of the theory. Such a discussion could serve as a guide for the formulation and modification of a model for the reinforcement in NPFPs. We look into the relationship between the highly inhomogeneous microscopic structure and the rather universal reinforcement involved in hydrodynamics of nanoparticle and their rigid fractal aggregates. Then the frequently neglected area of strain and stress amplification effects that are sometimes confused with the hydrodynamic one are discussed and highlighted. Finally, we discuss the inhomogeneously structuring characteristics of NPFPs at high filling levels, with special attention paid to the limitations of both theoretical and experimental studies. Several open challenges are remarked upon.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Polymer Nanocomposites and Properties · Polymer crystallization and properties · Composite Material Mechanics

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

MOE Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization, Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, China

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1080/10601325.2012.70353710.1080/10601325.2012.703537 ↗
2. 10.1002/pen.2092110.1002/pen.20921 ↗
3. Karger-Kocsis J. · Polym. Eng. Sci. · 2004 · 44 · 108310.1002/pen.20101 ↗
4. 10.1016/j.progpolymsci.2003.08.00210.1016/j.progpolymsci.2003.08.002 ↗
5. 10.1016/j.progpolymsci.2008.02.00310.1016/j.progpolymsci.2008.02.003 ↗
6. 10.1007/s10118-013-1219-610.1007/s10118-013-1219-6 ↗
7. Liu Z. · Acta Polym. Sin. · 2014 · 141
8. 10.1021/ma500947g10.1021/ma500947g ↗
9. 10.1039/c2sm25306b10.1039/c2sm25306b ↗
10. 10.1146/annurev-fluid-010313-14142410.1146/annurev-fluid-010313-141424 ↗
11. 10.1016/S1359-0294(01)00121-210.1016/S1359-0294(01)00121-2 ↗
12. Sinha R. S. · J. Ind. Eng. Chem. · 2006 · 12 · 811
13. 10.1166/jnn.2011.488010.1166/jnn.2011.4880 ↗
14. 10.1002/mame.20100034510.1002/mame.201000345 ↗
15. 10.1016/0022-5096(65)90010-410.1016/0022-5096(65)90010-4 ↗
16. 10.1002/app.1971.07015081810.1002/app.1971.070150818 ↗
17. 10.1081/MC-10010142810.1081/MC-100101428 ↗
18. 10.1122/1.55010910.1122/1.550109 ↗
19. 10.1122/1.283825410.1122/1.2838254 ↗
20. Jiang S. · Polym. Bull. · 2002 · 15 · 51
21. 10.5254/rct.12.8799110.5254/rct.12.87991 ↗
22. 10.1002/pi.237510.1002/pi.2375 ↗
23. 10.1016/j.eurpolymj.2010.09.02810.1016/j.eurpolymj.2010.09.028 ↗
24. 10.1016/j.mser.2005.04.00210.1016/j.mser.2005.04.002 ↗
25. 10.1016/j.compositesb.2006.02.02010.1016/j.compositesb.2006.02.020 ↗
26. 10.1016/j.polymer.2007.06.04610.1016/j.polymer.2007.06.046 ↗
27. 10.1016/j.carbon.2006.02.03810.1016/j.carbon.2006.02.038 ↗
28. 10.1016/j.mser.2006.06.00110.1016/j.mser.2006.06.001 ↗
29. 10.1007/BF0197605110.1007/BF01976051 ↗
30. 10.1016/0095-8522(65)90016-410.1016/0095-8522(65)90016-4 ↗
31. 10.1002/aic.69022030310.1002/aic.690220303 ↗
32. 10.1002/pen.76016051210.1002/pen.760160512 ↗
33. 10.1122/1.54956410.1122/1.549564 ↗
34. 10.1122/1.54980810.1122/1.549808 ↗
35. 10.1007/3-540-52791-5_210.1007/3-540-52791-5_2 ↗
36. 10.1007/BFb002090410.1007/BFb0020904 ↗
37. 10.1007/BF0113914110.1007/BF01139141 ↗
38. 10.1007/3-540-69220-7_410.1007/3-540-69220-7_4 ↗
39. 10.1016/S0266-3538(98)00120-110.1016/S0266-3538(98)00120-1 ↗
40. 10.1002/1521-3919(20001201)9:9<742::AID-MATS742>3.0.CO;2-410.1002/1521-3919(20001201)9:9<742::AID-MATS742>3.0.CO;2-4 ↗
41. 10.1016/S0001-8686(01)00093-810.1016/S0001-8686(01)00093-8 ↗
42. 10.1016/S1359-0286(02)00073-610.1016/S1359-0286(02)00073-6 ↗
43. 10.1007/3-540-45362-8_110.1007/3-540-45362-8_1 ↗
44. 10.1016/S1359-0286(02)00030-X10.1016/S1359-0286(02)00030-X ↗
45. 10.1016/S0079-6700(01)00040-510.1016/S0079-6700(01)00040-5 ↗
46. Pabst W. · Ceram-silikaty · 2004 · 48 · 6
47. 10.1002/app.2218810.1002/app.22188 ↗
48. 10.1016/j.polymer.2005.07.04310.1016/j.polymer.2005.07.043 ↗
49. 10.1016/j.compscitech.2005.08.00510.1016/j.compscitech.2005.08.005 ↗
50. Lin G. · China Synth. Rubber Industr. · 2005 · 28 · 1
51. 10.1039/B511959F10.1039/B511959F ↗
52. 10.1080/1558372070163817910.1080/15583720701638179 ↗
53. Wang X.-Q. · Braz. J. Chem. Eng. · 2008 · 25 · 61310.1590/S0104-66322008000400001 ↗
54. 10.1016/j.compositesb.2008.01.00210.1016/j.compositesb.2008.01.002 ↗
55. 10.1177/00219983690030041910.1177/002199836900300419 ↗
56. 10.1088/0370-1301/69/8/30510.1088/0370-1301/69/8/305 ↗
57. 10.1063/1.165850610.1063/1.1658506 ↗
58. 10.1080/0022234800821282810.1080/00222348008212828 ↗
59. Bokobza L. · Kgk-Kautschuk Gummi Kunststoffe · 2009 · 62 · 23
60. 10.1016/j.ces.2011.03.04010.1016/j.ces.2011.03.040 ↗
61. 10.1016/j.cis.2011.12.00510.1016/j.cis.2011.12.005 ↗
62. 10.5254/rct.12.8796610.5254/rct.12.87966 ↗
63. 10.1016/j.conbuildmat.2012.02.09310.1016/j.conbuildmat.2012.02.093 ↗
64. Papon A. · Kgk-Kautschuk Gummi Kunststoffe · 2013 · 66 · 52
65. 10.1007/978-3-319-08702-3_210.1007/978-3-319-08702-3_2 ↗
66. 10.1122/1.490331210.1122/1.4903312 ↗
67. 10.1007/s00397-014-0825-810.1007/s00397-014-0825-8 ↗
68. 10.1016/j.cocis.2014.11.00910.1016/j.cocis.2014.11.009 ↗
69. Mendoza C. I. · J. Chem. Phys. · 2009 · 130 · 04490410.1063/1.3063120 ↗
70. 10.1122/1.319372010.1122/1.3193720 ↗
71. Soutrenon M. · Appl. Rheol. · 2013 · 23 · 287
72. 10.1080/01932691.2014.93343510.1080/01932691.2014.933435 ↗
73. 10.1016/0021-9797(79)90216-910.1016/0021-9797(79)90216-9 ↗
74. 10.1021/ma051841z10.1021/ma051841z ↗
75. 10.1021/ma050922s10.1021/ma050922s ↗
76. 10.1039/b211107c10.1039/b211107c ↗
77. 10.1103/PhysRevLett.85.44910.1103/PhysRevLett.85.449 ↗
78. 10.1007/s00397-008-0291-210.1007/s00397-008-0291-2 ↗
79. 10.1103/PhysRevLett.52.189110.1103/PhysRevLett.52.1891 ↗
80. 10.1103/PhysRevB.31.167110.1103/PhysRevB.31.1671 ↗
81. 10.1103/PhysRevB.38.717310.1103/PhysRevB.38.7173 ↗
82. 10.1103/PhysRevB.47.70310.1103/PhysRevB.47.703 ↗
83. 10.1103/PhysRevB.34.817610.1103/PhysRevB.34.8176 ↗
84. 10.1002/pen.76030140710.1002/pen.760301407 ↗
85. 10.1021/ma992091u10.1021/ma992091u ↗
86. 10.1122/1.55030610.1122/1.550306 ↗
87. 10.1021/ma020482u10.1021/ma020482u ↗
88. 10.1016/j.polymer.2006.01.08510.1016/j.polymer.2006.01.085 ↗
89. 10.1016/0021-9797(73)90406-210.1016/0021-9797(73)90406-2 ↗
90. 10.1002/mats.20070000910.1002/mats.200700009 ↗
91. 10.1021/ma960550a10.1021/ma960550a ↗
92. 10.1016/j.polymer.2007.12.03510.1016/j.polymer.2007.12.035 ↗
93. 10.1007/978-94-009-8352-6_910.1007/978-94-009-8352-6_9 ↗
94. 10.1007/BF0058011010.1007/BF00580110 ↗
95. 10.1007/3-540-05483-9_1210.1007/3-540-05483-9_12 ↗
96. 10.1122/1.178478210.1122/1.1784782 ↗
97. 10.1002/andp.1905322080610.1002/andp.19053220806 ↗
98. 10.1002/andp.1911339031310.1002/andp.19113390313 ↗
99. 10.1063/1.170738510.1063/1.1707385 ↗
100. 10.1002/app.1994.07054090710.1002/app.1994.070540907 ↗