【摘要】：形狀記憶聚合物作為一種智能材料在越來越多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,例如航空航天領(lǐng)域、生物醫(yī)學領(lǐng)域和智能服飾領(lǐng)域等,可以做成集傳感器、驅(qū)動器和作動器為一體的智能裝置。負泊松比泡沫具有優(yōu)異的力學性能和許多傳統(tǒng)材料不具備的性質(zhì),比如同向彎曲,拉脹效應(yīng)等,負泊松比面板在航空工業(yè)領(lǐng)域具有潛在用途。因此本文以商用聚氨酯軟發(fā)泡材料為基體,形狀記憶環(huán)氧樹脂為功能相,制備形狀記憶環(huán)氧樹脂-聚氨酯復(fù)合泡沫;進一步通過熱壓縮方法實現(xiàn)泊松比轉(zhuǎn)化,制備負泊松比形狀記憶泡沫。本文通過一步法發(fā)泡在聚氨酯軟發(fā)泡材料中混合形狀記憶環(huán)氧樹脂,制備形狀記憶環(huán)氧樹脂與聚氨酯交叉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。利用SEM、DSC等對形狀記憶環(huán)氧復(fù)合泡沫的微觀結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變溫度等材料性能進行表征。隨著形狀記憶環(huán)氧樹脂含量的增加,復(fù)合泡沫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高。通過不同的制備參數(shù),得到內(nèi)凹結(jié)構(gòu)不一致的負泊松比形狀記憶泡沫,實現(xiàn)不同泊松比值。形狀記憶環(huán)氧復(fù)合泡沫進行壓縮實驗,包括常溫壓縮以及高溫壓縮性能測試實驗,得到力學壓縮曲線,采用Ashby-Gibson交叉立方體泡沫模型對壓縮過程中泡孔單元的變形過程與宏觀壓縮有效彈性模量變化的關(guān)系進行分析與解釋,測量泡沫的壓縮有效彈性模量,分析不同配比對有效彈性模量的影響。隨著形狀記憶環(huán)氧樹脂含量的增加,有效彈性模量先降低后不變,屈服強度先降低后升高。使用數(shù)字高速照相機與MATLAB圖像處理技術(shù)對負泊松比形狀記憶泡沫的拉伸實驗泊松比進行測試,分析不同制備參數(shù)對泊松比的影響,可以為今后不同泊松比值的負泊松比形狀記憶泡沫制備提供一定的指導(dǎo)意義。利用形狀記憶性能測試分析形狀記憶環(huán)氧復(fù)合泡沫在熱驅(qū)動下的形狀固定率和形狀回復(fù)率,以及形狀記憶環(huán)氧復(fù)合泡沫與負泊松比泡沫多次轉(zhuǎn)化過程中體積變化以及泊松比值變化,測試形狀記憶環(huán)氧復(fù)合泡沫在熱驅(qū)動下回復(fù)力。
[Abstract]:As a kind of smart material, shape memory polymer plays an important role in more and more fields, such as aerospace, biomedicine, intelligent clothing and so on. Actuators and actuators as one of the intelligent devices. Negative Poisson's ratio foam has excellent mechanical properties and many properties that traditional materials do not have, such as coaxial bending, tensile expansion effect and so on. Negative Poisson's ratio panel has potential application in aviation industry. In this paper, commercial polyurethane soft foaming material was used as matrix and shape memory epoxy resin as functional phase to prepare shape memory epoxy resin polyurethane composite foam. Furthermore, Poisson ratio conversion was realized by thermal compression method, and negative Poisson ratio shape memory foam was prepared. In this paper, the structure of shape memory epoxy resin intersected with polyurethane was prepared by mixing shape memory epoxy resin in polyurethane soft foaming material by one step foaming method. The microstructure and transition temperature of shape memory epoxy composite foam were characterized by SEM,DSC. With the increase of the content of shape memory epoxy resin, the glass transition temperature of composite foam increases. Through different preparation parameters, negative Poisson ratio shape memory foam with different concave structure was obtained, and different Poisson ratio was realized. The compression test of shape memory epoxy composite foam was carried out, including the compression test at room temperature and the compression performance at high temperature, and the mechanical compression curve was obtained. The Ashby-Gibson cross cube foam model is used to analyze and explain the relationship between the deformation process of the bubble cell and the change of the macroscopic compressive effective elastic modulus, and the compressive effective elastic modulus of the foam is measured. The effect of different ratio on effective elastic modulus is analyzed. With the increase of the content of shape memory epoxy resin, the effective modulus of elasticity decreases first, and then the yield strength increases. Using digital high-speed camera and MATLAB image processing technology, the Poisson's ratio of negative Poisson's ratio shape memory foam was tested, and the influence of different preparation parameters on Poisson's ratio was analyzed. It can provide some guidance for the preparation of negative Poisson ratio shape memory foam with different Poisson ratios in the future. The shape fixation rate and shape recovery rate of shape memory epoxy composite foam were analyzed by shape memory performance test. The volume change and Poisson ratio change of shape memory epoxy composite foam and negative Poisson ratio foam were also studied. The recovery force of shape memory epoxy composite foam driven by heat was tested.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB381;O341

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本文編號：2315634