石墨烯/高分子基纳米复合材料的热膨胀特性研究

发布时间：2024-01-25 10:00

　　近年来石墨烯作为新型材料的代表,以其优异的力学、电学及热学等性能在复合材料中得到广泛应用。石墨烯复合材料的热膨胀特性也有了相关的研究报道。其中对于石墨烯/高分子基纳米复合材料,其热膨胀特性的研究方法及侧重点有所不同,采用理论研究、数值模拟和实验方法相结合的综合性研究很少见。在这一背景下,本论文开展了如下研究工作:首先,用有限元软件生成石墨烯/环氧树脂(Epoxy)纳米复合材料的代表性体积单元(RVE)模型,并模拟分析其宏观热膨胀性能,重点研究了石墨烯的不同分散状态和不同含量比对热膨胀系数(CTE)的影响。研究结果表明,通过添加石墨烯,可有效地降低高分子材料的热膨胀率。随着石墨烯含量比的增加,纳米复合材料的热膨胀率降低幅度会更大,并且热膨胀率随温度变化发生线性变化。其次,制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料,其制备工艺包括超声波分散、行星搅拌及恒温固化等。实验中石墨烯的含量比为1.0⁵.0wt%,通过不断改进,最终制定了一套较为完善的制备工艺。进而采用静态热机械分析仪(TMA)对该纳米复合材料的热膨胀特性进行了实验测试分析,温度范围为30¹10<...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 石墨烯的特性及应用
        1.2.1 石墨烯的特性
        1.2.2 石墨烯的应用
    1.3 石墨烯/高分子基纳米复合材料的研究现状
        1.3.1 制备工艺
        1.3.2 物理学性能
        1.3.3 热膨胀特性
    1.4 本文研究内容
2 石墨烯/环氧树脂纳米复合材料热膨胀特性的有限元模拟
    2.1 引言
    2.2 三维有限元模型
        2.2.1 基本条件设定
        2.2.2 材料参数
        2.2.3 载荷与边界条件
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 石墨烯片数规模
        2.3.2 石墨烯分散状态
        2.3.3 石墨烯含量比
    2.4 本章小结
3 石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备
    3.1 引言
    3.2 复合材料的制备
        3.2.1 实验原料与试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 石墨烯分散方法
        3.2.4 制备工艺
    3.3 复合材料的测试与表征
        3.3.1 测试设备
        3.3.2 测试方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 石墨烯的微观形貌
        3.4.2 超声功率与分散状态
        3.4.3 超声时间与分散状态
        3.4.4 超声振动与电导率
    3.5 本章小结
4 石墨烯/环氧树脂纳米复合材料热膨胀特性测试
    4.1 引言
    4.2 测试方法
    4.3 测试仪器
    4.4 结果与讨论
    4.5 本章小结
5 理论研究及验证
    5.1 引言
    5.2 理论方法
    5.3 结果与分析
    5.4 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的学术论文及研究成果



本文编号：3884611