發(fā)布時間：2021-09-04 22:02

　　形狀記憶聚合物（Shape Memory Polymer,簡稱SMP）是一種新型功能材料,在特定條件下改變其形狀并固定后,可以通過施加外界刺激如光、電、熱等,使其以一定的方式及規(guī)律恢復(fù)至初始狀態(tài),完成“變形—記憶—恢復(fù)”的形狀記憶過程。由于其具有低密度、變形量回復(fù)率高、溫度適應(yīng)性廣、造價低等諸多優(yōu)良特性,目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、制造業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中,傳統(tǒng)的SMP材料仍存在如功能較為單一等制約因素。近年來,軟物質(zhì)材料學(xué)發(fā)展迅速,其中基于薄膜/基底結(jié)構(gòu)表面失穩(wěn)形成有序的微屈曲結(jié)構(gòu),在仿生制造、功能表面制備、柔性電子技術(shù)等領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用前景,得到廣泛關(guān)注。本文將薄膜/基體結(jié)構(gòu)體系與SMP材料相結(jié)合,以SMP材料為主體,針對孔柱狀SMP膜/基復(fù)合結(jié)構(gòu)體系,開展了一系列實驗及有限元模擬研究,主要研究內(nèi)容如下:以環(huán)氧樹脂基SMP材料為基體,利用兩種不同性質(zhì)的聚合物材料,通過結(jié)構(gòu)組裝制成孔柱狀SMP膜/基復(fù)合結(jié)構(gòu)模型。進行熱力學(xué)實驗研究,根據(jù)材料特性設(shè)計特定的實驗過程,實現(xiàn)SMP膜/基復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲再恢復(fù)到光滑表面的過程,通過薄膜/基底結(jié)構(gòu)設(shè)計達到形狀記憶聚合物材料多功能化的目的... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 形狀記憶聚合物研究現(xiàn)狀
        1.2.1 形狀記憶聚合物的變形激勵方式
        1.2.2 熱致感應(yīng)型SMP記憶機理
        1.2.3 形狀記憶聚合物熱力學(xué)理論研究進展
    1.3 形狀記憶聚合物的研究發(fā)展方向
        1.3.1 形狀記憶聚合物復(fù)合材料
        1.3.2 多功能形狀記憶聚合物材料
    1.4 薄膜/基底復(fù)合結(jié)構(gòu)
        1.4.1 薄膜/基底復(fù)合結(jié)構(gòu)作用機理
        1.4.2 薄膜/基底復(fù)合結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 主要工作
第二章 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及膜/基屈曲理論
    2.1 屈曲失穩(wěn)概念及形成原因
    2.2 屈曲形式及模態(tài)
    2.3 薄膜基底結(jié)構(gòu)屈曲成型方式
        2.3.1 機械拉伸法
        2.3.2 熱應(yīng)力法
    2.4 薄膜/基底結(jié)構(gòu)屈曲理論
        2.4.1 柱狀膜/基結(jié)構(gòu)系統(tǒng)屈曲相關(guān)因素分析
        2.4.2 后屈曲幅值分析
        2.4.3 薄膜內(nèi)應(yīng)力及屈曲條件
    2.5 本章小結(jié)
第三章 SMP膜/基復(fù)合結(jié)構(gòu)屈曲實驗研究
    3.1 前言
    3.2 實驗原料及實驗設(shè)備
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 主要儀器和設(shè)備
    3.3 實驗方法
        3.3.1 試件制備
        3.3.2 預(yù)應(yīng)變加載及恢復(fù)
    3.4 實驗結(jié)果及分析
        3.4.1 預(yù)應(yīng)變對屈曲臨界溫度的影響
        3.4.2 結(jié)構(gòu)屈曲恢復(fù)全過程分析
        3.4.3 單雙層薄膜屈曲效果比較
        3.4.4 升溫速率對臨界屈曲及恢復(fù)效果的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 SMP膜/基復(fù)合結(jié)構(gòu)有限元模擬
    4.1 前言
    4.2 粘彈性理論
        4.2.1 粘彈性概述
        4.2.2 蠕變
        4.2.3 應(yīng)力松弛
        4.2.4 粘彈性本構(gòu)模型
    4.3 有限元模型粘彈性參數(shù)
        4.3.1 廣義maxwell模型
        4.3.2 prony級數(shù)的確定
        4.3.3 時溫等效原理
    4.4 孔柱狀薄膜/基底結(jié)構(gòu)有限元模擬
        4.4.1 有限元模型的建立
        4.4.2 模擬結(jié)果
        4.4.3 結(jié)構(gòu)屈曲失穩(wěn)形貌影響因素研究
        4.4.4 單雙層薄膜屈曲模擬效果
        4.4.5 膜/基模量比對臨界屈曲波長的影響
        4.4.6 薄膜厚度對臨界屈曲波長的影響
        4.4.7 基體內(nèi)徑對臨界屈曲波長的影響
        4.4.8 基體外徑對臨界屈曲波長的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于褶皺的膠體晶體自組裝[D]. 徐慶.浙江理工大學(xué) 2012
[2]薄膜/基底結(jié)構(gòu)屈曲問題的數(shù)值模擬[D]. 蔡曉蘇.華南理工大學(xué) 2011
[3]應(yīng)力皺褶規(guī)律及大面積有序結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)[D]. 魯年鵬.浙江理工大學(xué) 2011



本文編號：3384087