電流變彈性體在電場(chǎng)下具有可控的力學(xué)性能,在減振降噪等領(lǐng)域已表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景,另外電流變彈性體也有望成為新型的人工肌肉材料。生物肌肉具有復(fù)雜性,而電流變彈性體僅能實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)性能的控制,距離模擬真實(shí)的生物肌肉材料還有較遠(yuǎn)的距離。從生物學(xué)的角度看,生物肌肉本身不僅具有受大腦控制的肌肉收縮能力及變剛度能力,還具有自主愈合能力。人工肌肉材料若同時(shí)具有可控的力學(xué)性能以及自主愈合的能力,無(wú)疑將更接近真實(shí)的生物肌肉材料。因此,賦予電流變彈性體基體以自愈合的功能是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的可能途徑,但目前關(guān)于這種多功能的智能人工肌肉材料尚未見(jiàn)報(bào)道。本文將Zn(II)-配體(Metal-Ligand)結(jié)構(gòu)作為交聯(lián)點(diǎn)引入聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物網(wǎng)絡(luò)中,并摻入介電性較高的TiO_2顆粒,得到了可以自愈合的電流變彈性體,最終獲得了一種從功能上更接近真實(shí)生物肌肉的新型智能材料。本論文主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)以Zn(II)為中心金屬離子與2,6-吡啶二甲酰胺配體形成金屬-配體結(jié)構(gòu)并引入PDMS網(wǎng)絡(luò)得到Zn~(2+)-pdca-PDMS自愈合聚合物彈性體,利用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振波譜、XPS光電子能譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,在此基礎(chǔ)上提出了Zn~(2+)-pdca-PDMS聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型和自愈合機(jī)理。(2)通過(guò)愈合拉伸測(cè)試、流變測(cè)試對(duì)Zn~(2+)-pdca-PDMS基體進(jìn)行愈合性能及動(dòng)態(tài)粘彈性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明這種聚合物彈性體在常溫條件下具有良好的自修復(fù)性能在45℃條件下愈合效率可以達(dá)到80%。拉伸測(cè)試表明其斷裂延伸率在低拉伸速率下可達(dá)4500%以上,即具有超拉伸性;流變測(cè)試結(jié)果表明通過(guò)改變聚合物變網(wǎng)絡(luò)中金屬-配體的配比可以調(diào)節(jié)該彈性體的“軟硬”。(3)將TiO_2顆粒作為分散相顆粒,在電場(chǎng)下?lián)饺氲絑n~(2+)-pdca-PDMS聚合物基體中制備出具有自愈合功能的Zn~(2+)-pdca-PDMS/TiO_2電流變彈性體。愈合拉伸測(cè)試及粘彈性測(cè)試表明Zn~(2+)-pdca-PDMS/TiO_2復(fù)合彈性體具有較好的自愈合能力,電流變性能測(cè)試結(jié)果表明填充30%的TiO_2顆粒復(fù)合彈性體的相對(duì)電流變效應(yīng)可達(dá)240%。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 電流變彈性體概述
        1.1.1 電流變彈性體組成及基本性能
        1.1.2 電流變彈性體性能影響因素
        1.1.3 電流變彈性體研究現(xiàn)狀
    1.2 自愈合材料概述
        1.2.1 微膠囊型自愈合材料
        1.2.2 超分子型自愈合材料
        1.2.3 動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵型自愈合材料
        1.2.4 金屬-配體型自愈合材料
    1.3 研究目的及意義
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 表征方法
        2.3.1 紅外光譜分析
        2.3.2 紫外光譜分析
        2.3.3 核磁共振波譜分析
        2.3.4 拉曼光譜分析
        2.3.5 X射線光電子能譜分析
        2.3.6 掃描電子顯微鏡分析
        2.3.7 差示掃描量熱分析
    2.4 拉伸性能及流變性能測(cè)試
        2.4.1 自愈合拉伸性能測(cè)試
        2.4.2 自愈合流變性能測(cè)試
2+-pdca-PDMS自愈合彈性體的制備、表征及性能評(píng)價(jià)'>3 Zn²⁺-pdca-PDMS自愈合彈性體的制備、表征及性能評(píng)價(jià)
    3.1 合成路線及制備方法
2pdca-PDMS長(zhǎng)鏈分子的合成'>        3.1.1 H₂pdca-PDMS長(zhǎng)鏈分子的合成
2+-pdca-PDMS基體的合成'>        3.1.2 Zn²⁺-pdca-PDMS基體的合成
    3.2 結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 核磁共振波譜分析
        3.2.2 紅外光譜分析
        3.2.3 拉曼光譜分析
        3.2.4 紫外-可見(jiàn)光光譜分析
        3.2.5 X射線光電子能譜分析
        3.2.6 掃描電子顯微鏡（SEM）分析
        3.2.7 差示掃描量熱（DSC）分析
        3.2.8 金屬配體結(jié)構(gòu)分析及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型
2+-pdca-PDMS聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型'>        3.2.9 Zn²⁺-pdca-PDMS聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型
    3.3 自愈合拉伸性能及自愈合動(dòng)態(tài)粘彈性能評(píng)價(jià)
        3.3.1 自愈合拉伸性能評(píng)價(jià)
        3.3.2 自愈合動(dòng)態(tài)粘彈性能評(píng)價(jià)
    3.4 自愈合及超拉伸機(jī)理分析
        3.4.1 自愈合機(jī)理分析
        3.4.2 超拉伸機(jī)理分析
    3.5 本章小結(jié)
2+-pdca-PDMS/TiO₂的制備、表征及性能評(píng)價(jià)'>4 Zn²⁺-pdca-PDMS/TiO₂的制備、表征及性能評(píng)價(jià)
    4.1 合成路線及制備方法
2的制備'>        4.1.1 分散相顆粒TiO₂的制備
2+-pdca-PDMS/TiO₂自愈合電流變彈性體的制備'>        4.1.2 Zn²⁺-pdca-PDMS/TiO₂自愈合電流變彈性體的制備
    4.2 自愈合拉伸性能及自愈合電流變性能評(píng)價(jià)
        4.2.1 自愈合拉伸性能評(píng)價(jià)
        4.2.2 自愈合電流變性能評(píng)價(jià)
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 謝美然;李金欣;;微膠囊自愈合技術(shù)與自愈合材料[J];化學(xué)教學(xué);2008年12期

2 向禮琴,趙曉鵬;蒙脫土/二氧化鈦復(fù)合顆粒電流變液材料的制備及其性能[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2003年11期

本文編號(hào)：2831200