石墨烯-聚合物納米復(fù)合材料的制備及蠕變回復(fù)行為研究.pdf

1、由于具有優(yōu)異的力、電、熱學(xué)等性能和獨特的結(jié)構(gòu)，石墨烯為制備高性能多功能聚合物納米復(fù)合材料提供了有效途徑，是近年來材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一。大量研究表明少量石墨烯或氧化石墨烯的添加就能夠顯著地改善聚合物材料的強(qiáng)度、斷裂韌性和疲勞性能,并能賦予其優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱等功能特性。特別地，石墨烯也可用于改善聚合物材料易蠕變變形這一固有缺陷，對聚合物材料的使用壽命（蠕變回復(fù)行為）也有著重要的影響。因此，在不影響材料靜態(tài)力學(xué)性能和其他重要功能特性的基

2、礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展石墨烯改性聚合物納米復(fù)合材料的耐蠕變及回復(fù)行為的研究，有利于推動該類先進(jìn)納米復(fù)合材料的實際應(yīng)用，同時具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。
　　本文針對兩類不同聚合物體系（熱塑性聚苯乙烯和彈性體硅橡膠），以改善聚合物材料耐蠕變和回復(fù)等力學(xué)性能為目標(biāo)，采用不同工藝方法制備了石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料，系統(tǒng)研究該類納米復(fù)合材料不同應(yīng)力和溫度條件下的蠕變回復(fù)行為，探索石墨烯與高分子鏈段間的相互作用機(jī)理機(jī)制，并結(jié)合相關(guān)理論模型，分析

3、該類復(fù)合材料的粘彈性行為與微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)效關(guān)系。
　　本文首先系統(tǒng)地研究了三種碳納米材料（炭黑、碳納米管、石墨烯）對聚合物材料蠕變回復(fù)行為的影響；結(jié)果顯示，與納米碳黑和碳納米管相比較，相同含量的石墨烯能夠更為有效地改善聚合物材料的抗蠕變和蠕變回復(fù)性能，主要是因為石墨烯具有較好的分散性、表面粗糙結(jié)構(gòu)、高的比表面積以及其與聚合物基體的相互作用，有效地限制了聚合物鏈段的運動能力。在此基礎(chǔ)上，本文又系統(tǒng)研究了石墨烯含量、應(yīng)力條件和環(huán)境溫度對

4、該復(fù)合材料體系蠕變回復(fù)行為的影響，證實了石墨烯可以有效地抑制聚合物材料的蠕變變形，并運用了Burger’s模型和Weibull分布方程對蠕變回復(fù)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，闡述了石墨烯對相關(guān)蠕變變形參數(shù)的影響規(guī)律，揭示了其相關(guān)蠕變回復(fù)機(jī)理機(jī)制。
　　此外，本文還系統(tǒng)研究了不同制備工藝（機(jī)械法、溶劑法和球磨法）對石墨烯硅橡膠納米復(fù)合材料力學(xué)、導(dǎo)電和蠕變回復(fù)行為的影響。在硅橡膠基體中，不同制備工藝會導(dǎo)致不同的石墨烯分布結(jié)構(gòu)，材料的導(dǎo)電和力