【摘要】：褶皺石墨烯膜是一種由二維結構向三維結構過渡變化的可拉伸材料。本文所研究的對象為有序結構的褶皺石墨烯膜,以下簡稱為褶皺石墨烯膜。本工作依據褶皺石墨烯膜的結構特點,探索了褶皺石墨烯膜的制備條件。在此基礎上,通過將梯度性質引入到褶皺結構中,并且探索了這種梯度褶皺石墨烯膜在壓力傳感方向上的性能。另外,我們從結構設計出發(fā),設計制備了一種具有非對稱結構的氧化石墨烯(asymmetric graphene oxide,AGO)膜,并研究了該膜的濕度驅動響應性能。具體工作包括:1、以預拉伸法為基礎,探索并優(yōu)化了制備褶皺石墨烯膜的制備條件,并討論了各種因素對褶皺石墨烯膜的形貌影響。2、設計制備了一種梯度褶皺氧化石墨烯(wavelength-gradient graphene oxide,WGGO)膜,并將其還原得到梯度褶皺還原氧化石墨烯(wavelength-gradient reduced graphene oxide,WGrGO)膜。將WGrGO膜用于壓力傳感器研究,表征壓力傳感器不同區(qū)域的導電性能,該壓力傳感器展現出梯度導電的性能;將壓力傳感器作為一個整體研究,其靈敏度曲線顯示為三段式:46.2kPa-1(0-400Pa),69.6kPa-1(400-1500Pa),60.6 kPa-1(1500-5000Pa)。除此之外,我們還表征了該壓力傳感器的I-V曲線、靈敏度曲線、壓力檢測下限及響應時間、可靠性、重復性等。3、從結構設計出發(fā),將褶皺結構引入到濕度驅動響應膜的結構中,制備了一種具有非對稱結構的純GO膜,即AGO膜,該膜一面為褶皺面,另一面為光滑面。將AGO膜(2.5×0.5 cm2)用于濕度驅動響應膜研究,當相對濕度(RH)從35%變化到85%時,AGO膜最大彎曲角度約為1800°。除此之外,我們根據實驗數據提出了一種可能的濕度驅動響應機理。
【圖文】：

Ｓｃｈｏｌｚ－Ｂｏｅｈｍ模型、Ｎａｋａｊｉｍａ－Ｍａｔｓｕｏ模型等。上述模型盡管存在一定的合理性，但逡逑是隨著測量表征技術的進步，研究者們提出了一種當前能被人們普遍接受的ＧＯ結構逡逑模型（如圖１－１）。ＧＯ片層上存在著隨機分布的ｓｐ３雜化碳，這些ｓｐ３雜化碳修飾了各逡逑類含氧官能團，包括羥基（－ＯＨ）、環(huán)氧基（－０－）和羧基（－ＣＯＯＨ）等，其中羥基和逡逑環(huán)氧基多分布在ＧＯ片層的上下兩側，而羧基主要分布在ＧＯ片層的邊緣位置［１？１２］。逡逑１逡逑

除了直接使用預拉伸裝置來制備褶皺石墨烯膜之外，某些受熱收縮的塑料膜也是逡逑用來制備褶皺石墨烯膜的常用材料之一。例如Ｃｈｅｎ等人利用聚苯乙烯類的“熱收縮逡逑膜”來制備多級結構褶皺石墨烯膜［２６］。如圖１－３所示，，在預拉伸好的“熱收縮膜”上逡逑涂上一層石墨烯分散液，待其干燥后，放置于１４０°Ｃ下，“熱收縮膜”收縮面積，迫使逡逑石墨烯膜產生褶皺形貌；而后，將褶皺的石墨烯膜轉移到另一張預拉伸的“熱收縮膜”逡逑上，重復上述操作，由此可制備多種尺寸的褶皺石墨烯膜。逡逑４逡逑
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O613.71;TB383.2

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本文編號：2600353