基于聚苯胺/石墨烯复合材料的3D打印成型研究

发布时间：2023-03-24 04:02

　　2015年,我国政府在关于打造未来先进制造强国的纲领性文件《中国制造2025》中,明确提出了实施“三步走”的制造业强国建设计划,其中重要的着力点包括新材料、智能制造以及增材制造等领域,因为这些领域的创新开发和协同发展,对整个建设制造业强国计划的实现至关重要。基于此,本文着眼于利用近年来制造行业中蓬勃发展的先进智造技术,与材料领域涌现的新型功能材料相结合,对其整合应用进行一些尝试。在材料学领域,导电高分子自从十九世纪六十年代被正式发现和提出以来,一直受到研究人员的关注。尽管早在上世纪八十年代,导电高分子的电学特性就已被科学家发现,然而其较差的可加工性极大地制约了导电高分子在很多领域的应用。本论文工作选取了导电高分子中在稳定性、可调控性、制造成本上都具有优势的聚苯胺作为研究材料,主要的研究工作着眼于探索其新的成型方式以改善其有限的可加工性。通过引入近年来的明星新材料—石墨烯,使聚苯胺与氧化石墨烯复合形成凝胶墨水,并调节两者的质量比,以控制所制得的新型复合材料的流变性质。同时,利用新型先进制造手段—3D打印(又名增材制造),探索应用此复合材料进行各种可控3D形状的构筑,以及通过3D打印制备聚...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 聚苯胺概述
        1.1.1 聚苯胺的结构及性质
        1.1.2 聚苯胺的制备方法
        1.1.3 聚苯胺的应用
        1.1.4 聚苯胺的加工成型方法
    1.2 3D打印技术介绍
        1.2.1 光固化立体成型(SLA)
        1.2.2 熔融沉积型(FDM)
        1.2.3 分层实体制造(LOM)
        1.2.4 选择性激光烧结(SLS)
        1.2.5 直写成型打印(DIW)
    1.3 石墨烯的3D成型
        1.3.1 自组装法
        1.3.2 模板辅助法
        1.3.3 直接成型法
    1.4 聚苯胺/石墨烯基超级电容器
    1.5 本论文研究目标、内容及思路
第2章 实验方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 材料表征
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 共焦拉曼光谱仪
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 流变仪
第3章 凝胶打印系统的开发
    3.1 RepRap型3D打印机介绍
    3.2 硬件改装
        3.2.1 注射泵式挤出模块
        3.2.2 气动式挤出模块
        3.2.3 螺杆泵式挤出模块
    3.3 软件改编
        3.3.1 上位机介绍
        3.3.2 固件介绍
        3.3.3 Marlin固件的改写和编译
    3.4 本章小节
第4章 聚苯胺/石墨烯的3D打印
    4.1 制作聚苯胺/氧化石墨烯打印墨水
        4.1.1 氧化石墨烯、聚苯胺的制备
        4.1.2 打印墨水流变学测试
    4.2 3D打印成型PANI/GO物体
    4.3 3D打印PANI/RGO超级电容器
        4.3.1 3D打印PANI/RGO电极材料
        4.3.2 3D打印平面指形电容器
        4.3.3 电化学测量
    4.4 指形电容器设计
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
在学期间发表论文情况
致谢



本文编号：3769403