形状记忆聚合物泡沫夹层复合材料层合板的力学性能分析

发布时间：2020-04-30 22:31

【摘要】：近些年,各种各样的夹层结构层出不穷,夹层结构在各个领域的应用也越来越多,拥有形状记忆效应的夹层结构近年来也越发受到关注,相比于普通夹层结构,形状记忆夹层结构除了拥有良好的力学性能外,更拥有其他夹层结构不具备的形状记忆效应,这种特性使得其在自修复结构的领域拥有广阔的应用前景,并且也可应用于航空航天、土木、航海等相关领域。目前关于形状记忆夹层结构的研究较少,本文主要针对形状记忆夹层结构的力学性能及形状记忆效应进行了相关研究。首先本文采用化学发泡的方式制备了形状记忆环氧/聚氨酯泡沫作为夹层结构的夹芯,使用碳纤维增强形状记忆环氧层合板作为面板,使用二次固化的方式制备形状记忆夹层结构。通过实验对形状记忆环氧/聚氨酯泡沫的压缩性能和粘弹性性能进行了研究。并引入三参数模型对实验得到的松弛曲线进行了拟合。通过对泡沫压缩曲线的分析和计算,得到了其弹性阶段的弹性模量,并得到了其模量随温度变化的规律。对碳纤维增强形状记忆环氧面板进行了拉伸和三点弯实验,得到相关的力学性能曲线,并通过分析得到其弯曲模量和弯曲强度。并对夹层结构单独进行了弯曲性能的研究,将夹层梁弯曲等效理论与形状记忆夹层结构的实验结果进行对比,研究其力学行为随温度的变化规律,并分析了产生误差的原因。本文还研究了聚氨酯形状记忆泡沫的压缩形状记忆效应,对夹层结构的形状记忆性能进行了深入的研究,测试了本文制备的形状记忆环氧/聚氨酯泡沫夹层复合材料层合板的回复率及固定率,并简述其在热驱动下的回复过程。
【图文】：

过程图,形状回复,过程,热驱动

图 1-1 典型热致型 SMPs的形状回复过程[7]1.2.1.2 形状记忆聚合物的分类(1)按照驱动方式分类由于 SMP 的应用条件各不相同，需要配合不同的驱动方式来达到其复的目的，目前主要的驱动方式包括热驱动、电驱动、磁驱动和光驱动[热驱动；热驱动是 SMP 最传统最常见最直接的驱动方式，，它一般需某种介质来使它进行热传导或者热对流，最常用的例如热水、热空气、加等等。同时也可以向材料中加入一些导热物质来增加它整体或者局部的但是热驱动的 SMP 的应用范围十分有限，很多情况下无法对其进行直接例如太空中的真空状态，或者在人体当中。这就使得 SMP 在热驱动的基衍生出了许多其他的驱动方式[8]。电驱动：电驱动 SMP 相对于最初的热驱动 SMP 来说可控性更好，科在 SMP 中填入各种导电物质，如碳颗粒、金属颗粒等等，利用导电时产量来对聚合物进行由内而外的加热，由此提高了 SMP 的导热和导电性能

形状记忆聚合物,电驱动,回复过程

图 1-2 电驱动的形状记忆聚合物铰链的回复过程[10]驱动：常见的磁性物质由镍粉、四氧化三铁、氧化铁。由于 SMP 在生面的应用比较火热，多用纳米四氧化三铁作为磁性颗粒。科研人员将磁入 SMP 的基体当中，由磁性颗粒产生交变磁场，从而产热，对 SMP 进涡流损耗、旋转损耗和磁滞损耗是三种磁感应加热的机理。不同的材料变磁场的变化频率决定损耗的模式和大小。磁驱动可以实现十分精准的，并且磁驱动电驱动均可实现远程控制[11]。驱动：电、磁驱动会产生电磁干扰，从而干扰仪器，在某些特定的工作产生很大的不便。光驱动就不会有这样的困扰，在一些特殊场合需要光现 SMP 的展开。光驱动 SMP 的基本原理有两种，第一种是由光化学反变形，第二种是在材料中加入吸收某种特定波长光的粒子[12]。图 1-3 展MP 光驱动的过程：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V414

【参考文献】