氧化石墨烯层状材料界面交联的力化学机理研究

发布时间：2022-01-26 09:05

　　自然界中的生物结构材料因其复杂而精细的多级结构而具有优异的力学性能,成为固体力学和材料科学等领域的重要研究对象,并不断启发研究人员探索高性能的仿生材料。其中,对于仿贝壳结构材料的设计主要着眼于两个方面:基体和界面。氧化石墨烯在保有石墨烯力学特性的同时具备灵活的化学自组装能力,其表面丰富的含氧官能团为界面交联提供了灵活的设计空间,因而被视为潜在的理想基体并广泛应用于仿贝壳材料的构筑。在基于氧化石墨烯进行界面设计的研究中,虽然多种相互作用和交联形式的引入极大地提高了氧化石墨烯层状材料的力学性能,但强度和韧性的对立依然存在。此外,在氧化石墨烯的实际应用过程中,液相环境又会对氧化石墨烯体系的力化学行为产生不可忽视的影响。目前领域内仍然缺乏对这些问题的纳尺度力化学机制的理解,未能建立完善的多尺度构效关系,因此常常难以实现石墨烯基仿贝壳层状材料的同步强韧化设计。本文围绕氧化石墨烯基层状材料,系统研究了其界面交联在纳尺度下的力化学行为和机理,为探索基于氧化石墨烯设计和制备仿贝壳层状材料提供了理论基础。阐明了非共价作用对氧化石墨烯界面力化学性质的调控。通过非共价作用指标,对氧化石墨烯界面体系内的非共价... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２自然界中组成生物质的结构单元［１９］

＾?０??１?ｒｗ（ｆＫｔ?ＨｉＺｉｔ??：?ｙ?ｊ?ｎｊ—－－，；ｉ?￣￣ｊ￣ｒＴＴＨＴｐ＊＊＂￣！＂?＾?＾?Ｊ?５Ｈｉｊ?：?：?ｉｉｉ?＾?ｉ?ｉ?ｉ?ｎ?ｆ：?０?０＾?ｊ?ｉ?ｉ?ｉ?ｌ?！?ｉｉ｜?ｉ?ｉ?：?ｉ?Ｊ｜?ｔ?：?ｋ?ｉ?１?ｉ?Ｉ?ｆ??ｏｍ?ｏ．ｉ?｝?ｌｏ?？〇〇?ｌｏｃｏ?ｏ．＾?？?ｉｏ?１００?ｋｏｏｏ??Ｓｐｅｃｉｔｊｃ?ｔ＾ｉｌｆｎｅｓｓ?ｉＧＰ＇ｉ／ｉＫ％?ｍ＊ｓ？?Ｙ〇ｙｆ＼ｇ＊ｓ?ｍｔｘｋｊ＾ｓ??图１．１天然材料与合成材料的力学性质［１７］。（ａ）比强度和比刚度的Ａｓｈｂｙ图［１８］。（ｂ）断裂初??性和杨氏模量。??１??ｃａｉＳｔｒｕｒｔｕｒａ＾＾Ｈ＾ｋ??ｊ％??＾ｂｖ＼＾??图１．２自然界中组成生物质的结构单元［１９］。??３??

ｄ?ｃｏｌｌａｇｅｎ?ｆｉｂｒｉｌｓ??Ｃｏｌｌａｇｅｎ－ｆｉｂｒｅ?ｉｘｔｄｇｉｎｇ?Ｆｉｂｎｌｌａｒ?ｓｌｉｄｉｎｇ??ｊｉｎ?＼＼０＾—￣Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??Ｆ她押?ｙ?．?ｖ．??１?ｉｌｌ?！?Ｆｉｂｒｅｓ??ｆｊＷＩ?＼ｗ?＾??Ｔｒｏｐｏｃｏｌｉａｇｅｎ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ??Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ?ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｕｎｃｏｉｌｉｎｇ??ｅ?＾??５?Ｔ?Ｔｒｏｐｏｃｏｌｌａｇｅｎ?▼?Ｓ??图１．４多尺度增韧机制［１７１。左边为外部增初机制，右侧为内部增韧机制。??因此，天然生物质材料的多级结构设计及其对应的界面多级强軔化机制将材??料的强度和軔性高效地结合在了一起。相较之下，受限于实验制备的技术，人造??５??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Biomimetic twisted plywood structural materials[J]. Si-Ming Chen,Huai-Ling Gao,Yin-Bo Zhu,Hong-Bin Yao,Li-Bo Mao,Qi-Yun Song,Jun Xia,Zhao Pan,Zhen He,Heng-An Wu,Shu-Hong Yu.  National Science Review. 2018(05)
[2]原子电荷计算方法的对比[J]. 卢天,陈飞武.  物理化学学报. 2012(01)



本文编号：3610217