多孔金屬材料因其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)特征而具備低密度、高比表面積、導(dǎo)熱導(dǎo)電等一系列的特殊性能,在催化、傳感、燃料電池、藥物輸送等領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。其中,無(wú)序結(jié)構(gòu)的納米多孔金屬（金屬氣凝膠）常由去合金法制備,而長(zhǎng)程有序的金屬泡沫常由模板法制備。而近年來(lái)隨著微納級(jí)增材制造/3D打印技術(shù)的發(fā)展,使得直接打印具有微納尺度的拓?fù)涠嗫捉Y(jié)構(gòu)成為了可能。將去合金法、模板法和增材制造技術(shù)結(jié)合起來(lái),給與制備具有結(jié)構(gòu)層次的跨尺度多孔金屬材料無(wú)限的可能性,此類(lèi)結(jié)構(gòu)可控、性能可調(diào)的結(jié)構(gòu)-功能多孔材料將有望成為能源（如催化和燃料電池）和健康（如組織工程）領(lǐng)域的理想材料。因此,本文將采用計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式研究實(shí)驗(yàn)制備的金屬氣凝膠和Au泡沫的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系,并設(shè)計(jì)四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以期指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)制備具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料。本文分為三大部分:（1）針對(duì)于金屬氣凝膠/納米多孔金屬:利用Voronoi tessellation算法構(gòu)建了近似的金屬氣凝膠模型,并進(jìn)行有限體計(jì)算模擬分析了其幾何參數(shù)和力學(xué)性能,給出了基于相對(duì)密度的尺寸定律;三維重構(gòu)了去合金法制備的納米多孔金,并且與另外兩種相似CAD模型的幾何、力學(xué)、... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 多孔金屬材料概述
    1.2 多孔金屬材料的制備
        1.2.1 去合金法
        1.2.2 模板法
        1.2.3 增材制造
    1.3 多孔金屬材料的仿真計(jì)算方法
        1.3.1 分子動(dòng)力學(xué)
        1.3.2 有限元法
        1.3.3 有限體法
    1.4 本文研究目的主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 金屬氣凝膠的性能模擬
    2.1 金屬氣凝膠簡(jiǎn)介
    2.2 金屬氣凝膠的模型構(gòu)建
        2.2.1 建模方法
        2.2.2 幾何參數(shù)
    2.3 金屬氣凝膠的力學(xué)性能模擬
        2.3.1 計(jì)算方法
        2.3.2 壓縮曲線(xiàn)
        2.3.3 楊氏模量和屈服強(qiáng)度
        2.3.4 泊松比
    2.4 金屬氣凝膠的三維重構(gòu)及性能分析
        2.4.1 建模方法
        2.4.2 模擬方法
        2.4.3 幾何參數(shù)
        2.4.4 力學(xué)性能
        2.4.5 傳導(dǎo)性能
        2.4.6 流動(dòng)性能
    2.5 本章小結(jié)
第3章 Au泡沫的力學(xué)性能模擬
    3.1 Au泡沫簡(jiǎn)介
    3.2 Au泡沫的模型構(gòu)建
        3.2.1 建模方法
        3.2.2 相對(duì)密度
        3.2.3 比表面積
    3.3 Au泡沫的力學(xué)性能模擬
        3.3.1 計(jì)算方法
        3.3.2 力學(xué)性能
        3.3.3 缺陷的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及力學(xué)性能模擬
    4.1 三維周期性極小面
    4.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的模型構(gòu)建
    4.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)
        4.3.1 skeletal-TPMS的幾何參數(shù)
        4.3.2 sheet-TPMS的幾何參數(shù)
    4.4 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的力學(xué)性能
        4.4.1 skeletal-TPMS的力學(xué)性能
        4.4.2 sheet-TPMS的力學(xué)性能
    4.5 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單軸壓縮實(shí)驗(yàn)
        4.5.1 3D打印樣品制備
        4.5.2 單軸壓縮實(shí)驗(yàn)
        4.5.3 尺度定律的應(yīng)用示例——skeletal-G的力學(xué)性能
        4.5.4 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)——skeletal-TPMS和 strut-TPMS的對(duì)比
    4.6 基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Pd-based nanoporous metals for enzyme-free electrochemical glucose sensors[J]. Chun-Lei Yang,Xu-Hai Zhang,Guo Lan,Lu-Yang Chen,Ming-Wei Chen,Yu-Qiao Zeng,Jian-Qing Jiang.  Chinese Chemical Letters. 2014(04)



本文編號(hào)：3170315