【摘要】：近些年,各種各樣的夾層結(jié)構(gòu)層出不窮,夾層結(jié)構(gòu)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越多,擁有形狀記憶效應(yīng)的夾層結(jié)構(gòu)近年來(lái)也越發(fā)受到關(guān)注,相比于普通夾層結(jié)構(gòu),形狀記憶夾層結(jié)構(gòu)除了擁有良好的力學(xué)性能外,更擁有其他夾層結(jié)構(gòu)不具備的形狀記憶效應(yīng),這種特性使得其在自修復(fù)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,并且也可應(yīng)用于航空航天、土木、航海等相關(guān)領(lǐng)域。目前關(guān)于形狀記憶夾層結(jié)構(gòu)的研究較少,本文主要針對(duì)形狀記憶夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及形狀記憶效應(yīng)進(jìn)行了相關(guān)研究。首先本文采用化學(xué)發(fā)泡的方式制備了形狀記憶環(huán)氧/聚氨酯泡沫作為夾層結(jié)構(gòu)的夾芯,使用碳纖維增強(qiáng)形狀記憶環(huán)氧層合板作為面板,使用二次固化的方式制備形狀記憶夾層結(jié)構(gòu)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)形狀記憶環(huán)氧/聚氨酯泡沫的壓縮性能和粘彈性性能進(jìn)行了研究。并引入三參數(shù)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的松弛曲線進(jìn)行了擬合。通過(guò)對(duì)泡沫壓縮曲線的分析和計(jì)算,得到了其彈性階段的彈性模量,并得到了其模量隨溫度變化的規(guī)律。對(duì)碳纖維增強(qiáng)形狀記憶環(huán)氧面板進(jìn)行了拉伸和三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn),得到相關(guān)的力學(xué)性能曲線,并通過(guò)分析得到其彎曲模量和彎曲強(qiáng)度。并對(duì)夾層結(jié)構(gòu)單獨(dú)進(jìn)行了彎曲性能的研究,將夾層梁彎曲等效理論與形狀記憶夾層結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,研究其力學(xué)行為隨溫度的變化規(guī)律,并分析了產(chǎn)生誤差的原因。本文還研究了聚氨酯形狀記憶泡沫的壓縮形狀記憶效應(yīng),對(duì)夾層結(jié)構(gòu)的形狀記憶性能進(jìn)行了深入的研究,測(cè)試了本文制備的形狀記憶環(huán)氧/聚氨酯泡沫夾層復(fù)合材料層合板的回復(fù)率及固定率,并簡(jiǎn)述其在熱驅(qū)動(dòng)下的回復(fù)過(guò)程。
【圖文】：

圖 1-1 典型熱致型 SMPs的形狀回復(fù)過(guò)程[7]1.2.1.2 形狀記憶聚合物的分類(1)按照驅(qū)動(dòng)方式分類由于 SMP 的應(yīng)用條件各不相同，需要配合不同的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)達(dá)到其復(fù)的目的，目前主要的驅(qū)動(dòng)方式包括熱驅(qū)動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)、磁驅(qū)動(dòng)和光驅(qū)動(dòng)[熱驅(qū)動(dòng)；熱驅(qū)動(dòng)是 SMP 最傳統(tǒng)最常見最直接的驅(qū)動(dòng)方式，，它一般需某種介質(zhì)來(lái)使它進(jìn)行熱傳導(dǎo)或者熱對(duì)流，最常用的例如熱水、熱空氣、加等等。同時(shí)也可以向材料中加入一些導(dǎo)熱物質(zhì)來(lái)增加它整體或者局部的但是熱驅(qū)動(dòng)的 SMP 的應(yīng)用范圍十分有限，很多情況下無(wú)法對(duì)其進(jìn)行直接例如太空中的真空狀態(tài)，或者在人體當(dāng)中。這就使得 SMP 在熱驅(qū)動(dòng)的基衍生出了許多其他的驅(qū)動(dòng)方式[8]。電驅(qū)動(dòng)：電驅(qū)動(dòng) SMP 相對(duì)于最初的熱驅(qū)動(dòng) SMP 來(lái)說(shuō)可控性更好，科在 SMP 中填入各種導(dǎo)電物質(zhì)，如碳顆粒、金屬顆粒等等，利用導(dǎo)電時(shí)產(chǎn)量來(lái)對(duì)聚合物進(jìn)行由內(nèi)而外的加熱，由此提高了 SMP 的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能

圖 1-2 電驅(qū)動(dòng)的形狀記憶聚合物鉸鏈的回復(fù)過(guò)程[10]驅(qū)動(dòng)：常見的磁性物質(zhì)由鎳粉、四氧化三鐵、氧化鐵。由于 SMP 在生面的應(yīng)用比較火熱，多用納米四氧化三鐵作為磁性顆粒。科研人員將磁入 SMP 的基體當(dāng)中，由磁性顆粒產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而產(chǎn)熱，對(duì) SMP 進(jìn)渦流損耗、旋轉(zhuǎn)損耗和磁滯損耗是三種磁感應(yīng)加熱的機(jī)理。不同的材料變磁場(chǎng)的變化頻率決定損耗的模式和大小。磁驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)十分精準(zhǔn)的，并且磁驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[11]。驅(qū)動(dòng)：電、磁驅(qū)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，從而干擾儀器，在某些特定的工作產(chǎn)生很大的不便。光驅(qū)動(dòng)就不會(huì)有這樣的困擾，在一些特殊場(chǎng)合需要光現(xiàn) SMP 的展開。光驅(qū)動(dòng) SMP 的基本原理有兩種，第一種是由光化學(xué)反變形，第二種是在材料中加入吸收某種特定波長(zhǎng)光的粒子[12]。圖 1-3 展MP 光驅(qū)動(dòng)的過(guò)程：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646246