近年來石墨烯作為新型材料的代表,以其優(yōu)異的力學、電學及熱學等性能在復合材料中得到廣泛應用。石墨烯復合材料的熱膨脹特性也有了相關的研究報道。其中對于石墨烯/高分子基納米復合材料,其熱膨脹特性的研究方法及側重點有所不同,采用理論研究、數(shù)值模擬和實驗方法相結合的綜合性研究很少見。在這一背景下,本論文開展了如下研究工作:首先,用有限元軟件生成石墨烯/環(huán)氧樹脂(Epoxy)納米復合材料的代表性體積單元(RVE)模型,并模擬分析其宏觀熱膨脹性能,重點研究了石墨烯的不同分散狀態(tài)和不同含量比對熱膨脹系數(shù)(CTE)的影響。研究結果表明,通過添加石墨烯,可有效地降低高分子材料的熱膨脹率。隨著石墨烯含量比的增加,納米復合材料的熱膨脹率降低幅度會更大,并且熱膨脹率隨溫度變化發(fā)生線性變化。其次,制備了石墨烯/環(huán)氧樹脂納米復合材料,其制備工藝包括超聲波分散、行星攪拌及恒溫固化等。實驗中石墨烯的含量比為1.0⁵.0wt%,通過不斷改進,最終制定了一套較為完善的制備工藝。進而采用靜態(tài)熱機械分析儀(TMA)對該納米復合材料的熱膨脹特性進行了實驗測試分析,溫度范圍為30¹10<...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 石墨烯的特性及應用
        1.2.1 石墨烯的特性
        1.2.2 石墨烯的應用
    1.3 石墨烯/高分子基納米復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 制備工藝
        1.3.2 物理學性能
        1.3.3 熱膨脹特性
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 石墨烯/環(huán)氧樹脂納米復合材料熱膨脹特性的有限元模擬
    2.1 引言
    2.2 三維有限元模型
        2.2.1 基本條件設定
        2.2.2 材料參數(shù)
        2.2.3 載荷與邊界條件
    2.3 結果與討論
        2.3.1 石墨烯片數(shù)規(guī)模
        2.3.2 石墨烯分散狀態(tài)
        2.3.3 石墨烯含量比
    2.4 本章小結
3 石墨烯/環(huán)氧樹脂納米復合材料的制備
    3.1 引言
    3.2 復合材料的制備
        3.2.1 實驗原料與試劑
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 石墨烯分散方法
        3.2.4 制備工藝
    3.3 復合材料的測試與表征
        3.3.1 測試設備
        3.3.2 測試方法
    3.4 結果與討論
        3.4.1 石墨烯的微觀形貌
        3.4.2 超聲功率與分散狀態(tài)
        3.4.3 超聲時間與分散狀態(tài)
        3.4.4 超聲振動與電導率
    3.5 本章小結
4 石墨烯/環(huán)氧樹脂納米復合材料熱膨脹特性測試
    4.1 引言
    4.2 測試方法
    4.3 測試儀器
    4.4 結果與討論
    4.5 本章小結
5 理論研究及驗證
    5.1 引言
    5.2 理論方法
    5.3 結果與分析
    5.4 本章小結
結論與展望
    1 結論
    2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間的學術論文及研究成果



本文編號：3884611