力學(xué)超材料(Mechanical metamaterials)是通過人工結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合物,具有天然材料所不具備的異常性質(zhì),可以實現(xiàn)某些奇異功能或比同類功能器件在性能上更為優(yōu)越的新功能器件。被廣泛的應(yīng)用于航空航天、生物支架、微電子、光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域。常用的力學(xué)超材料加工方法有雙光子聚合技術(shù)、直接激光燒結(jié)技術(shù)、熔體靜電紡絲技術(shù)、納米壓印技術(shù)等。其中,雙光子聚合(Two-Photon Polymerization,TPP)加工因其具有能夠加工任意高分辨率復(fù)雜三維微納結(jié)構(gòu)的能力,是加工力學(xué)超材料最有潛力的技術(shù)之一。然而在雙光子聚合加工過程中涉及到光敏材料的交聯(lián)固化,從而導(dǎo)致加工結(jié)構(gòu)的收縮現(xiàn)象,致使三維微納結(jié)構(gòu)的精度降低甚至功能性喪失。但目前針對雙光子聚合加工過程中結(jié)構(gòu)收縮及補償問題的研究還很少。因此,開展雙光子聚合加工過程中收縮特性及補償方法的研究具有重要的意義。本文圍繞力學(xué)超材料雙光子聚合加工及收縮特性的補償開展了以下研究。(1)通過經(jīng)典牛頓力學(xué)原理,基于Ormocer光刻膠單體合成的步驟,提出一種隨機多分子建模的方法建立光刻膠的分子模型,使建立的模型更符合實際的光刻膠結(jié)構(gòu)。通過分子...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 雙光子聚合加工的概述及引發(fā)光刻膠收縮的因素
        1.2.1 雙光子聚合加工的概述
        1.2.2 引發(fā)光刻膠收縮的因素
    1.3 國內(nèi)國外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超材料的國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.3.2 光刻膠收縮性補償國外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 收縮特性分子動力學(xué)分析
    2.1 分子動力學(xué)模擬的理論基礎(chǔ)
        2.1.1 COMPASS力場
        2.1.2 光刻膠的合成及交聯(lián)聚合的反應(yīng)原理
    2.2 交聯(lián)的分子動力學(xué)模擬與收縮特性的討論
        2.2.1 Ormocer光刻膠模型的建立
        2.2.2 交聯(lián)前的動力學(xué)模擬
        2.2.3 光刻膠的交聯(lián)模擬
        2.2.4 聚合前后的結(jié)構(gòu)收縮性對比分析
    2.3 交聯(lián)后的產(chǎn)物對石英玻璃粘接的分子模擬
        2.3.1 基底模型的構(gòu)建
        2.3.2 粘接模型的構(gòu)建和動力學(xué)分析
        2.3.3 粘接模擬結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 力學(xué)超材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計及力學(xué)分析
    3.1 力學(xué)超材料簡介
        3.1.1 力學(xué)超材料的分類
        3.1.2 力學(xué)超材料的應(yīng)用
    3.2 力學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.1 設(shè)計原理
        3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.3 相對密度
    3.3 設(shè)計結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析
        3.3.1 與八面體桁架晶格抗壓性對比分析
        3.3.2 結(jié)構(gòu)相對楊氏模量與相對密度的分析
        3.3.3 結(jié)構(gòu)的屈曲分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超材料制備及收縮性補償
    4.1 實驗研究
        4.1.1 雙光子聚合反應(yīng)原理
        4.1.2 雙光子聚合加工實驗設(shè)備簡介
        4.1.3 雙光子聚合加工實驗材料和工藝流程
    4.2 加工參數(shù)對結(jié)構(gòu)收縮性的分析
        4.2.1 雙光子聚合加工參數(shù)的理論基礎(chǔ)
        4.2.2 分辨率、激光功率、掃描速度分析
        4.2.3 加工參數(shù)的選擇
    4.3 結(jié)構(gòu)收縮固化過程中的應(yīng)力分析
        4.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        4.3.2 不同中烘溫度下的固化收縮率
        4.3.3 交聯(lián)固化過程中的應(yīng)力變化
        4.3.4 收縮變形分析
    4.4 表面粘附力對結(jié)構(gòu)收縮的影響
        4.4.1 粘附力產(chǎn)生的原因
        4.4.2 粘附力對收縮性的影響
    4.5 建立收縮補償模型
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
作者簡介
攻讀碩士學(xué)位期間研究成果



本文編號：3760060