【摘要】：褶皺石墨烯膜是一種由二維結(jié)構(gòu)向三維結(jié)構(gòu)過(guò)渡變化的可拉伸材料。本文所研究的對(duì)象為有序結(jié)構(gòu)的褶皺石墨烯膜,以下簡(jiǎn)稱為褶皺石墨烯膜。本工作依據(jù)褶皺石墨烯膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),探索了褶皺石墨烯膜的制備條件。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)將梯度性質(zhì)引入到褶皺結(jié)構(gòu)中,并且探索了這種梯度褶皺石墨烯膜在壓力傳感方向上的性能。另外,我們從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā),設(shè)計(jì)制備了一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯(asymmetric graphene oxide,AGO)膜,并研究了該膜的濕度驅(qū)動(dòng)響應(yīng)性能。具體工作包括:1、以預(yù)拉伸法為基礎(chǔ),探索并優(yōu)化了制備褶皺石墨烯膜的制備條件,并討論了各種因素對(duì)褶皺石墨烯膜的形貌影響。2、設(shè)計(jì)制備了一種梯度褶皺氧化石墨烯(wavelength-gradient graphene oxide,WGGO)膜,并將其還原得到梯度褶皺還原氧化石墨烯(wavelength-gradient reduced graphene oxide,WGrGO)膜。將WGrGO膜用于壓力傳感器研究,表征壓力傳感器不同區(qū)域的導(dǎo)電性能,該壓力傳感器展現(xiàn)出梯度導(dǎo)電的性能;將壓力傳感器作為一個(gè)整體研究,其靈敏度曲線顯示為三段式:46.2kPa-1(0-400Pa),69.6kPa-1(400-1500Pa),60.6 kPa-1(1500-5000Pa)。除此之外,我們還表征了該壓力傳感器的I-V曲線、靈敏度曲線、壓力檢測(cè)下限及響應(yīng)時(shí)間、可靠性、重復(fù)性等。3、從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā),將褶皺結(jié)構(gòu)引入到濕度驅(qū)動(dòng)響應(yīng)膜的結(jié)構(gòu)中,制備了一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的純GO膜,即AGO膜,該膜一面為褶皺面,另一面為光滑面。將AGO膜(2.5×0.5 cm2)用于濕度驅(qū)動(dòng)響應(yīng)膜研究,當(dāng)相對(duì)濕度(RH)從35%變化到85%時(shí),AGO膜最大彎曲角度約為1800°。除此之外,我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了一種可能的濕度驅(qū)動(dòng)響應(yīng)機(jī)理。
【圖文】：

Ｓｃｈｏｌｚ－Ｂｏｅｈｍ模型、Ｎａｋａｊｉｍａ－Ｍａｔｓｕｏ模型等。上述模型盡管存在一定的合理性，但逡逑是隨著測(cè)量表征技術(shù)的進(jìn)步，研究者們提出了一種當(dāng)前能被人們普遍接受的ＧＯ結(jié)構(gòu)逡逑模型（如圖１－１）。ＧＯ片層上存在著隨機(jī)分布的ｓｐ３雜化碳，這些ｓｐ３雜化碳修飾了各逡逑類含氧官能團(tuán)，包括羥基（－ＯＨ）、環(huán)氧基（－０－）和羧基（－ＣＯＯＨ）等，其中羥基和逡逑環(huán)氧基多分布在ＧＯ片層的上下兩側(cè)，而羧基主要分布在ＧＯ片層的邊緣位置［１？１２］。逡逑１逡逑

除了直接使用預(yù)拉伸裝置來(lái)制備褶皺石墨烯膜之外，某些受熱收縮的塑料膜也是逡逑用來(lái)制備褶皺石墨烯膜的常用材料之一。例如Ｃｈｅｎ等人利用聚苯乙烯類的“熱收縮逡逑膜”來(lái)制備多級(jí)結(jié)構(gòu)褶皺石墨烯膜［２６］。如圖１－３所示，，在預(yù)拉伸好的“熱收縮膜”上逡逑涂上一層石墨烯分散液，待其干燥后，放置于１４０°Ｃ下，“熱收縮膜”收縮面積，迫使逡逑石墨烯膜產(chǎn)生褶皺形貌；而后，將褶皺的石墨烯膜轉(zhuǎn)移到另一張預(yù)拉伸的“熱收縮膜”逡逑上，重復(fù)上述操作，由此可制備多種尺寸的褶皺石墨烯膜。逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O613.71;TB383.2

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本文編號(hào)：2600353