石墨烯優(yōu)良的力、電、熱學特性賦予其在新型超材料領(lǐng)域廣闊的應用前景。基于“增材制造”原理的3D打印石墨烯氣凝膠,由于精確的多尺度結(jié)構(gòu)剪裁和可控的幾何形態(tài)設(shè)計,使石墨烯優(yōu)異本征屬性在宏觀尺度具有多功能化的應用。同時,通過多尺度結(jié)構(gòu)化設(shè)計,可實現(xiàn)性能的可控調(diào)變和改性優(yōu)化。這對推動石墨烯在防護材料、電子器件、智能傳感和功能材料等多個領(lǐng)域的應用具有重要意義。本論文通過開展基于直接書寫式的3D打印石墨烯超材料研究,打印制備具有可調(diào)諧負泊松比效應的三維石墨烯超材料結(jié)構(gòu)（內(nèi)凹四邊形、內(nèi)凹六邊形、手性結(jié)構(gòu)）。并結(jié)合有限元建模分析,揭示結(jié)構(gòu)多尺度特征對材料負泊松比變形行為的影響規(guī)律和力學性能的調(diào)控機理。此外,本文探索了高分子材料柔性封裝后三維石墨烯基材料的力學行為及力電響應特性。本文具體研究內(nèi)容如下:首先,基于氧化石墨烯前驅(qū)體溶液直接書寫式3D打印方法,實現(xiàn)了具有可調(diào)諧負泊松比效應3D打印石墨烯超材料的多尺度可控構(gòu)筑。實驗結(jié)果表明,當出墨速率保持為80~90μL/min時,3D打印石墨烯超材料具有較好的成型精度。當氧化石墨烯溶液濃度在8~10 mg/mL范圍時,制備得到的3D打印石墨烯超材料具有良好的大壓... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 具有負泊松比現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 石墨烯
        1.2.3 石墨烯3D打印可控制備
    1.3 課題來源和主要研究內(nèi)容
第二章 3D打印石墨烯材料的可控制備與表征
    2.1 引言
    2.2 3D打印系統(tǒng)設(shè)置
    2.3 3D打印石墨烯成型技術(shù)
        2.3.1 GO前驅(qū)體噴墨溶液制備
        2.3.2 3D打印設(shè)置和材料制備
    2.4 3D打印石墨烯柔性封裝
    2.5 3D打印石墨烯材料表征
    2.6 本章小結(jié)
第三章 3D打印石墨烯材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究
    3.1 引言
    3.2 內(nèi)凹結(jié)構(gòu)與手性結(jié)構(gòu)的設(shè)計與力學模擬
    3.3 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對3DGA力學性能的影響
        3.3.1 曲線內(nèi)凹四邊形結(jié)構(gòu)3DGA力學性能
        3.3.2 手性結(jié)構(gòu)3DGA力學性能
    3.4 氧化石墨烯前驅(qū)體濃度對3DGA力學性能影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 3D打印石墨烯/PDMS復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究
    4.1 引言
    4.2 結(jié)構(gòu)形式對3DGA/PDMS力學性能的影響
        4.2.1 曲線內(nèi)凹四邊形結(jié)構(gòu)3DGA/PDMS力學性能
        4.2.2 內(nèi)凹六邊形結(jié)構(gòu)3DGA/PDMS力學性能
        4.2.3 手性結(jié)構(gòu)3DGA/PDMS力學性能
    4.3 PDMS濃度對3DGA/PDMS力學及電學性能影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]負泊松比材料和結(jié)構(gòu)的研究進展[J]. 任鑫,張相玉,謝億民.  力學學報. 2019(03)
[2]3D打印石墨烯基功能材料的研究進展[J]. 王玉,張靖翔,張寶強,趙可人,王卓越,沈沅樽,張強強.  中國材料進展. 2018(08)
[3]負泊松比超材料研究進展[J]. 于靖軍,謝巖,裴旭.  機械工程學報. 2018(13)
[4]Elastic properties of chiral, anti-chiral, and hierarchical honeycombs:A simple energy-based approach[J]. Davood Mousanezhad,Babak Haghpanah,Ranajay Ghosh,Abdel Magid Hamouda,Hamid Nayeb-Hashemi,Ashkan Vaziri.  Theoretical ＆ Applied Mechanics Letters. 2016(02)
[5]3D打印材料及研究熱點[J]. 孫聚杰.  絲網(wǎng)印刷. 2013(12)
[6]氣凝膠研究進展[J]. 秦國彤,門薇薇,魏微,李大鵬.  材料科學與工程學報. 2005(02)

碩士論文
[1]石墨烯智能材料3D打印可控制備與傳感特性研究[D]. 王玉.蘭州大學 2019
[2]石墨烯剪紙的拉脹性以及力學性質(zhì)的研究[D]. 郝曉麗.西北農(nóng)林科技大學 2018



本文編號：3731510