【摘要】：本文制備了石墨烯電、磁功能膜,探究了功能膜在電致動(dòng)下不同的運(yùn)動(dòng)形式及影響因素和磁性石墨烯復(fù)合膜機(jī)械能和光能向電能的轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)首先制備了還原氧化石墨烯/硅橡膠雙層膜,分別在直流/交流電壓負(fù)載下可響應(yīng)致動(dòng),在直流電壓作用下,雙層膜可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和大的彎曲角度,交流電壓下實(shí)現(xiàn)了連續(xù)擺動(dòng)。對(duì)致動(dòng)的機(jī)理、影響因素、穩(wěn)定性等做了測(cè)試分析,該雙層膜具有良好的致動(dòng)性和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)了基于電-熱機(jī)理的不同功能器件,對(duì)石墨烯電致動(dòng)膜的實(shí)際應(yīng)用和仿生做了初步探索。通過(guò)磁性還原氧化石墨烯與乳膠復(fù)合,制備得到了磁性石墨烯復(fù)合膜。應(yīng)用電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)裝置,分別將機(jī)械能和光能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)了兩種不同形式能量向電能的轉(zhuǎn)化。對(duì)兩種能量轉(zhuǎn)化形式產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流等數(shù)據(jù)做了記錄與比較。該磁性石墨烯復(fù)合膜具有一定實(shí)用性,可研究作為能量轉(zhuǎn)化材料應(yīng)用在功能器件制作中。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33;TB383.2
【圖文】：

1 石墨烯簡(jiǎn)介石墨 烯是 一種 sp2雜化 ，晶格按 照 六 邊形 蜂窩狀 排 列的二 維片 層 材 料[1-4]。 從 石 墨 烯 的 物 質(zhì) 來(lái) 說(shuō) ， 石 墨 烯 材 料 是 一 種 單 層 的 石 墨 ,石墨是 由石墨烯層 無(wú)限 堆疊 形成的 三 維材料 ，層間由弱 的范德華力互作用 保持結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定 。從石墨烯 的 材料 特性 來(lái)看 ，石墨烯屬 于柔性材料，同時(shí)具有 較高的楊氏 模量 ，導(dǎo)熱 性和 導(dǎo)電 性 ，石墨 烯材 料室 下 電 子 遷 移 率[5,6]達(dá) 到 了 250000 cm2/Vs ， 導(dǎo) 熱 率[7]達(dá) 到 了 5000m-1K-1，楊氏模 量[8]達(dá) 到了 1 TPa。單層 石 墨烯的比表 面積[9]超過(guò)了00 m2g-1，為 化學(xué)表 面 修 飾，加 工和 功 能 化設(shè)計(jì) 提 供了空間[10-15]。墨烯 在鎳表面的掃 描隧 道顯 微鏡 圖 片如圖 1-1 所示 。圖中 可 以 看到層石墨 烯規(guī)則的正 六邊 形孔 狀結(jié)構(gòu) 和 石墨烯的表面缺 陷。幾乎在每領(lǐng)域都 在研究石墨 烯及 其衍 生物，石墨 烯材 料對(duì)科學(xué)進(jìn)展產(chǎn) 生了深的影響 ，廣泛應(yīng)用 于納 米電 子學(xué)、 超 級(jí)電容器、燃料 電池 、光電 、感器、催化學(xué) 研究 等各個(gè) 領(lǐng)域[16-22]。

-2 還 原 石 墨 烯 泡 沫 在 近 紅 外 光 照 下 收 縮 的 示 意 圖 和 吸 附 液 體 的 照 片2 The schematic diagram of the contraction of a reduced graphene foam near infrared light and the optic image of the adsorbing liquid process 石墨烯基濕度致動(dòng)器度 致動(dòng) 器是在 外界濕度 的 變 化刺激下，感應(yīng)發(fā)生 機(jī)械形變的。 通常利用材 料的 親疏 水性的 差 異，材料的吸水 膨脹 率不同出 現(xiàn)差異性 。碳材料中，氧化 石墨 烯屬于親水性 材 料 ，還原 現(xiàn)為疏水 性 ，石墨烯較大 的比表 面 積也為基團(tuán)修飾 提供了 可石 墨烯材料加 入到 致動(dòng) 器的設(shè) 計(jì) 中，開(kāi)發(fā) 出了 許多新的的濕件和響應(yīng) 材料 。對(duì) 氧化 石墨烯 材料 結(jié)構(gòu)的 研究 過(guò)程 中，Ge 和他的同 事[43]制一種對(duì)濕 度梯 度響應(yīng) 的氧 化石 墨烯材 料致 動(dòng)器，如圖 1-3 所過(guò) 化學(xué)法制備 得到 了氧 化石墨 烯 溶液，通過(guò) 真空 過(guò)濾 得到 氧薄 膜。致動(dòng)過(guò) 程中 ，親 水性的 氧 化石墨烯膜吸水 ，形 變彎曲

西南科技大學(xué)碩士生學(xué)位論文 第 5頁(yè)從 80°增加 到 160°，彎曲 速率 達(dá)到 30° s-1，超過(guò) 先前 報(bào)道 的雙層 氧 化石墨烯 致動(dòng)器 。Cheng 等人[44]制備 得 到 了一種在 濕度刺激 下 具有自 愈合特性的 氧化石墨烯 功能 材料。通過(guò) 冷凍 干燥 、真空抽濾 和溶液紡絲的方法制 得到了不同 形狀 的氧 化石墨 烯 泡沫、片狀和絲 狀材 料，在濕度刺激下 ，利 用氧 化 石墨 烯材料內(nèi) 部 形成 的大量氫 鍵網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了自 愈合。在濕 度致 動(dòng)器中 加入氧化 石 墨 烯材料，利用 氧化 石墨烯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部 的分子間作 用力 ，可開(kāi)發(fā)材 料 濕度傳感 、仿生 設(shè)備 等功 能方面的研究。

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本文編號(hào)：2794094