石墨烯复合材料电输运、热学和力学性能研究

发布时间：2024-12-21 07:09

　　随着柔性可穿戴电子设备的蓬勃发展,对传感材料提出了更高的要求,需要同时具备高灵敏度、柔性、可检测全范围的人体活动等条件。此外随着微电子器件向高性能、轻薄化、小型化的方向发展,研制轻质高导热材料成为了科研人员的重要课题。石墨烯具有优异的电学性能以及和热学性能,作为导电导热填料可以极大地提高基体材料的综合性能,在柔性导电以及轻质热管理领域具有广泛的应用前景。本论文采用自组装的方法制备了柔性且导电的还原氧化石墨烯/聚合物海绵。该复合海绵可以容易得加工成不同维度和不同形状的传感器来满足高灵敏得检测多种形式应变的需求。其中三维的石墨烯/聚氨酯海绵表现出优异的力学性能和按压循环稳定性;二维平面则非常适合用于电子皮肤来检测弯曲、拉伸和冲击;一维线状复合海绵表现出对扭转及微力超高灵敏度的响应,分辨力甚至可以达到0.01N,成功作为可穿戴设备检测到诸如手指弯曲和震动等人体活动。复合海绵优异的综合性质使其非常适合应用于柔性电子应力传感器中。此外针对其对按压应变独特的响应曲线,我们提出了相应的等效电路模型来分析其电阻变化机理。为了制备轻质导热材料,本论文分别研究了石墨烯/环氧树脂和石墨烯/环氧树脂/碳纤维的复...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２应用于人体可穿戴传感器（ａ）传感器的实物图（ｂ）检测手指弯曲的响应信号（ｃ）佩??戴在膝盖上的传感器（ｄ）在步行、慢跑、跳跃时的响应曲线（ｅ）佩戴在喉咙的传感器（ｆ）说出??“Ｈｉ”、“Ｈｅｌｌｏ”、“Ｓｅｎｓｏｒ”和“Ｇｒａｐｈｅｎｅ”时的响应曲线（ｇ）手腕上的传感器（ｈ）手腕正常及运动时??

成本的基于石墨烯的复合纤维，这种复合纤维表现出对拉伸等应变的超高灵敏度并具??有较大的应变感应范围。此外，将这种石墨烯复合纤维整合进可穿戴式传感器，成功??的检测到了全范围的人类活动，如图１－２所示，其中包括语音识别、脉搏监测和步行、??慢跑和跳跃等等。此外它较独特的、便捷且低成....

图１－３使用波导法测量ＲＧＯ－ＮＷ－ＣＮＴ复合材料的微波吸收性能，不同碳纳米管含量的样品的反??射损耗图的计算结果??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ａｂｓｏｒ?

稳定性、耐用性等。测试结果表明其对微波的有效吸收带宽高达８．２？１４．５ＧＨｚ，如图??密度保持在０．１６５？０．１７?ｇｃｎｒ３，并且成功将厚度控制在４毫米以内。该吸波材料基本??满足了新一代的电信和航空航天设备对可穿戴性的要求。其微波吸收性能如图１－３所??ｉ４〇：ｉ＝ｉｃ＾....

图１－４?（ａ）聚硅氧烷腻子与复合腻子的实物图（ｂ）对拉伸应变的电阻响应（ｃ）对蜘蛛脚步??［？］

?使得其非常有潜力作为电子皮肤或植入式电子产品在未来大规模推广使用。碳纳米管??膜和复合膜在拉伸过程中的形态如图１－５所示。??Ｈ?４－｜???１?Ｃ?１〇?＿■ｒ＿Ｔ一ｉ?１?Ｉ?＂＇１１?■?Ｉ?１?Ｉ??Ｔｅｎｓｉｏｎ：?４ｔ?７—１??ｂｂｔ：＿?僅＿??■?｜?／?ｙ，....

图１－５?（ａ）在拉伸之前（ｉ）和在拉伸循环之后（ｉｉ）（ｉｉｉ），碳纳米管膜的ＳＥＭ图像（ｂ）在拉伸之??前（ｉ）和在拉伸循环之后石墨烯順纳米管膜的ＳＥＭ图像１４４】

?使得其非常有潜力作为电子皮肤或植入式电子产品在未来大规模推广使用。碳纳米管??膜和复合膜在拉伸过程中的形态如图１－５所示。??Ｈ?４－｜???１?Ｃ?１〇?＿■ｒ＿Ｔ一ｉ?１?Ｉ?＂＇１１?■?Ｉ?１?Ｉ??Ｔｅｎｓｉｏｎ：?４ｔ?７—１??ｂｂｔ：＿?僅＿??■?｜?／?ｙ，....

本文编号：4018601