【摘要】：本論文研究了石墨烯復合橡膠的聲學特性,首先研究了單層石墨烯的聲學特性,為研究石墨烯在水聲領域的應用價值,進而提出了將片狀石墨烯應用在橡膠制備中的設想,并使用有限元方法仿真計算了石墨烯橡膠的微觀模型的聲學特性,研究了石墨烯對復合橡膠的聲學特性的影響規(guī)律。進而在宏觀尺度下,使用石墨烯復合橡膠組成周期結構,討論了石墨烯材料的應用對周期結構聲學性能的影響規(guī)律。最后通過設計實驗,實際測量不同石墨烯含量的幾種橡膠的聲學特性,尋找了石墨烯對復合橡膠聲學特性的影響規(guī)律,并描述了石墨烯影響橡膠聲學特性的基本原理。本論文的主要內容包括以下幾方面:1、基于傳遞矩陣,研究了石墨烯薄膜的聲學特性,并進一步研究了含石墨烯片層的周期結構的聲學性能,發(fā)現(xiàn)石墨烯薄膜和基于石墨烯的周期結構只能對太赫茲級別的聲波產生較明顯的反射作用,但是對于水聲領域的聲波,其作用不明顯。2、使用有限元方法仿真計算了石墨烯復合橡膠微觀模型的聲學特性。通過改變復合橡膠中石墨烯的質量分數(shù)和分布形式,研究了石墨烯的不同質量分數(shù)和分布形式對復合橡膠的聲學特性的影響規(guī)律。仿真結果顯示隨著在橡膠中添加的石墨烯的質量分數(shù)的增加,復合橡膠的吸聲系數(shù)先升高而后趨于穩(wěn)定,在相同的石墨烯添加量的前提下,石墨烯微片傾角過大或者過小也會降低復合的吸聲性能。仿真結果總體上顯示在橡膠中添加石墨烯能夠提高復合橡膠的吸聲性能。3、根據(jù)石墨烯橡膠的微觀仿真結論以及相關參考文獻,合理做出了宏觀尺度下添加石墨烯后橡膠的聲速和損耗因子均會增加這一推論,并設定了聲速和損耗因子逐次增加的四種橡膠。本文提出了將不同的復合橡膠組合成周期結構的設想,研究了復合橡膠的排列方式和厚度對周期結構聲學性能的影響規(guī)律,并尋找得到了低反射系數(shù)的組合形式,證明了石墨烯復合橡膠在水下目標覆蓋層中應用的可行性。最后,研究了由石墨烯復合橡膠構成的阻抗?jié)u變介質的聲學性能,發(fā)現(xiàn)當阻抗呈凸曲線分布,且入射聲波頻率大于20kHz時,其吸聲系數(shù)可以穩(wěn)定在一個較高的位置,與周期結構和均勻單層結構相比,具有一定的優(yōu)勢。4、通過制備不同石墨烯含量的幾種橡膠,分別測量了它們的楊氏模量和密度,并且在脈沖聲管中測量了其聲學特性,研究石墨烯對其聲學特性的影響規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn),在橡膠中添加一定的石墨烯后,密度基本不變,聲速逐漸升高,并且吸聲性能大幅度上升。隨著石墨烯添加量的增加,橡膠的吸聲性能呈現(xiàn)先升高后緩慢下降的趨勢。這與微觀模型的仿真結論基本一致,進一步證明了石墨烯能夠提升復合橡膠的吸聲性能。
【圖文】：

E為復楊氏模量的實部，中，波數(shù) k 應被替換為復波數(shù)k%和透射系數(shù)后，吸聲系數(shù)也可以隨2 2α = 1 R T性的仿真計算可以使石墨烯生長在硅基、銅基、墨烯薄膜。制備而成的石墨烯薄內，也可以制備小尺寸的單層石況下單層或多層石墨烯的聲學特步研究由石墨烯構成的周期結構的特性的石墨烯，其層數(shù)多為 10 層以內究在左右兩側介質均為硅時，不同圖 2.5。

100GHz 以上的聲波產生明顯的反射作用波的反射能力很小，也就是說由于石墨烯的聲波產生影響。層狀周期結構多種層狀介質周期分布而組成的結構，其料的厚度可以做到納米級別，并且石墨烯的層狀結構對太赫茲數(shù)量級的高頻聲波具，在微觀尺度內易加工，被廣泛應用在電墨烯進行結合，組成層狀周期介質，并研圖 2.7 所示，兩側半無限大空間為硅，中間墨烯為一個結構周期，那么上述結構有兩構中，，硅的密度為 2333kg/m3，聲速 CA速 CG為 25724m/s。為更好的了解掌握就結構的周期數(shù)和石墨烯的厚度對結構
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;TB56

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 崔書健;;恒利寶 石墨烯錦綸引領者[J];紡織科學研究;2019年08期

2 劉剛鑠;戴樹璽;高亞鴿;顧玉宗;;缺陷態(tài)結構:開啟石墨烯特殊性質和應用之門的鑰匙[J];材料導報;2019年19期

3 周文韜;;淺談石墨烯在生產中的應用[J];石化技術;2019年07期

4 錢伯章;;石墨烯材料制備技術及應用研究進展[J];石油和化工節(jié)能;2016年01期

5 ;年產100噸石墨烯粉體生產線在常州投運[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

6 ;石墨烯標委會擬成立 石墨烯標準化制定企業(yè)待定[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

7 ;石墨烯行業(yè)發(fā)展部署啟動 鼓勵各省成立獨立聯(lián)盟[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

8 ;川大成功制備石墨烯橡膠納米復合材料[J];中國粉體工業(yè);2015年04期

9 ;英制出新方法促使石墨烯商業(yè)化生產[J];中國粉體工業(yè);2017年01期

10 ;2017全球石墨烯七大趨勢[J];中國粉體工業(yè);2017年01期

相關會議論文 前10條

1 王慶國;張煒;王凱;王莎莎;;石墨烯在汽車領域的應用展望[A];第十八屆中國科協(xié)年會——分2 中國新能源汽車產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇論文集[C];2016年

2 劉東;李麗波;由天艷;;電化學制備氮摻雜石墨烯及其在催化氧氣還原反應中的應用[A];第十三屆全國電分析化學學術會議會議論文摘要集[C];2017年

3 王瑩;劉子順;;通過缺陷設計實現(xiàn)石墨烯的自發(fā)卷起和組裝[A];2018年全國固體力學學術會議摘要集（上）[C];2018年

4 高超;方波;;石墨烯宏觀組裝及多功能復合材料[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復合體系[C];2017年

5 李永軍;楊陽;戴靜;黃曉宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制備[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題O：共價骨架高分子與二維高分子[C];2017年

6 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纖維研究進展[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復合體系[C];2017年

7 方浩明;白樹林;;三維石墨烯填充高導熱彈性體[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復合體系[C];2017年

8 許亮;鄒聰;董鑒銳;張興權;羅銘;左明明;曹振興;;氧化石墨烯涂層的制備及其性能表征[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

9 張學薇;徐晨;汪洋;尹少騫;王韞璐;趙沛;王宏濤;;石墨烯轉移方法[A];中國力學大會-2017暨慶祝中國力學學會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

10 汪洋;程昱;王韞璐;張帥;徐晨;張學薇;尹少騫;應林煒;宋也男;李群仰;趙沛;王宏濤;;石墨烯的制備及力學性質研究[A];中國力學大會-2017暨慶祝中國力學學會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

相關重要報紙文章 前10條

1 本報記者 王彥彬;石墨烯將怎樣改變通信？[N];通信產業(yè)報;2016年

2 本報記者 倪偉;石墨烯概念持續(xù)升溫[N];中國證券報;2019年

3 記者 申曉佳 張亦筑;讓石墨烯理論研究成果在渝轉化應用[N];重慶日報;2019年

4 重慶商報-上游新聞記者 嚴薇;諾獎得主科斯提亞·諾沃肖洛夫：重慶石墨烯產業(yè)大有可為[N];重慶商報;2019年

5 本報記者 樊小帥;石墨烯引領采暖新風尚[N];延安日報;2019年

6 宗華;科學家發(fā)明石墨烯染發(fā)劑[N];中國科學報;2018年

7 記者 王慧;華暖科技攜石墨烯智能采暖產品亮相鋁展[N];中國有色金屬報;2019年

8 艾班;石墨烯生物材料制備成功[N];中國化工報;2014年

9 柯偉;石墨烯基礎應用研究獲新進展[N];科學時報;2011年

10 記者 姜小毛;首個純石墨烯粉末產品誕生[N];中國化工報;2013年

相關博士學位論文 前10條

1 李婷;石墨烯和六方氮化硼界面熱特性的研究[D];大連理工大學;2018年

2 吳召洪;高性能石墨烯基導熱和應變傳感復合材料的應用研究[D];中國科學技術大學;2019年

3 馬迅;可控石墨烯支架對神經(jīng)祖細胞的生物學研究[D];中國科學技術大學;2019年

4 余炎子;石墨烯埃米通道離子輸運的力學機理研究[D];中國科學技術大學;2019年

5 李磊磊;二維材料層間勢的調控及界面位錯結構的力學研究[D];中國科學技術大學;2019年

6 龍佳朋;P、N共摻氧化石墨烯及復合材料性能的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2019年

7 劉霞;氧化石墨烯在環(huán)境介質上的吸附聚集行為研究[D];中國科學技術大學;2019年

8 何廣宇;小分子在石墨烯及C_3N_4表界面上擴散與反應的第一性原理研究[D];浙江大學;2019年

9 宋雨晴;三維石墨烯材料的構建及在超級電容器與電熱膜中的應用[D];中國科學技術大學;2019年

10 孫曉旭;非貴金屬摻雜石墨烯體系氧還原反應機理理論研究[D];中國科學技術大學;2019年

相關碩士學位論文 前10條

1 孫丹鳳;基于碳納米管及石墨烯的生物傳感器[D];天津理工大學;2019年

2 張澍;含硒環(huán)狀磷鎢酸晶體及鈷硅鎢酸/苯胺/石墨烯復合材料的制備和表征[D];天津理工大學;2019年

3 趙立;石墨烯的分散懸浮與摩擦學特征研究[D];沈陽建筑大學;2017年

4 安博星;功能化石墨烯的制備與應用研究[D];沈陽建筑大學;2017年

5 孫燕;石墨烯基納米硫化鉬復合氣凝膠構筑及其吸附與析氫性能研究[D];天津理工大學;2019年

6 孟健;石墨烯基全碳3D結構的制備及其超電容性能研究[D];天津理工大學;2019年

7 沈浩德;石墨烯基復合材料的制備及其電容性能研究[D];天津理工大學;2019年

8 何濟;季銨化石墨烯水凝膠的制備及其用于水過濾除菌的研究[D];天津理工大學;2019年

9 李凱;CNT@石墨烯核殼納米結構的制備與電容性能[D];天津理工大學;2019年

10 付盼;基于石墨烯的超材料太赫茲吸收器研究[D];天津理工大學;2019年

本文編號：2610769