一、形状记忆功能高分子材料的研究现状(论文文献综述)
王泽[1](2021)在《基于蝉翼圆顶锥形阵列结构的减反射功能表面仿生原理与制备技术》文中进行了进一步梳理随着信息技术的发展,个人电脑、平板电脑及手机等设备的普及,电子屏幕使用频率大大增加。以玻璃为主要基材的液晶显示技术(Liquid Crystal Display,LCD)是当今屏幕显示领域的主流技术。LCD屏幕表面的镜面反射是眩光的主要成因,这会造成严重的视力损伤。在特殊环境,如战斗机在高空飞行时,阳光强度大,机载显示器表面会形成强眩光效应,易导致飞行员短暂失明,这是十分危险的。此外,强烈的反射还会降低太阳能相关设备的转换效率,限制其进一步发展。由此可见,研究防眩光技术对于国民生活、军用设备等领域都有极重要的意义。为了解决表面过量反射问题,减反射技术得到了大力发展,其主要途径有减反射涂层和减反射结构。减反射涂层大多依赖于四分之一波长干涉消光来实现增透减反射目的,技术相对成熟但存在效率不高、实际作用波段小、机械强度弱、耐久性差等问题。减反射结构(大多指陷光结构)则可通过构建表面纹理结构对入射光进行多次反射、延长光路来实现陷光效应。这种方式在宽波段减反射效果相对较好,但其结构形态及参数的设计与优化难度极大,研发相对困难。鉴于现阶段减反射研究中的瓶颈,仿生思想可以提供完美的解决方案。生物经历千万年的自然选择,其体表结构早已进化为特定生存环境下的最优组合,研究生物表面结构可以为人工构建功能化表面开辟出一条捷径。生活在热带的蝉为了躲避天敌、隐身伪装,蝉翼在漫长的自然进化过程中获得天然的高透减反射特性,其表面微观结构平衡了材料的高透明度和低反射率性能需求,在减反射方面展现出得天独厚的优势。本文基于蝉翼减反射特性,深入探究其界面微观结构与入射光的相互作用来揭示蝉翼减反射特性的内在机理,并以此为基础进行仿生减反射结构化功能表面的设计与制备,最终达到抑制表面过量反射的目的。然而仿生减反射材料从设计到应用的过程中,面临着机理不明、制备不精、性能衰减、工况复杂等挑战,为了解决这些问题,本文研究内容将分为五部分:(1)蝉翼功能表面阵列结构及其减反射机理。蝉翼表面阵列结构蕴含深奥的减反射机理,然而复杂的表面光学效应是机理研究中的难点。本文通过SEM、AFM等方法观察了蝉翼(Cacada sp12)表面精细圆顶锥形阵列结构,经过等效介质理论定量计算了界面微观结构的折射率分布规律,并通过三维建模、FDTD仿真模拟得到阵列结构的电场分布及光谱数据,从多个角度全面揭示蝉翼表面精细圆顶锥形阵列结构消除界面折射率突变抑制菲涅尔反射的减反射机理。(2)仿蝉翼减反射结构的精准制备。受减反射作用机理的限制,光学结构在加工过程中对其形态、尺度有极为严苛的要求,蝉翼亚波长级阵列结构因自身尺度过小,加工难度大,而难以实现结构的精准制备,这对界面性能的提升来说更是雪上加霜。针对这一难题,本文以生物材料为原始结构模板,极力保证结构准确性,改进溶胶凝胶技术和高温酸蚀技术,经两步复制成功将生物阵列结构转移至高分子材料基底,通过形貌观察、光谱测量、雾度测试、接触角测量等表征方法,确定了仿生减反射材料对蝉翼表面结构与功能的精确复制与完美继承,实现了仿生设计与精确制备的初步探索。(3)仿生光学渐变结构的大面积可控制备及其尺度不敏感效应研究。仿生功能材料在应用中往往因有效加工面积过小而受限,因此,微观结构的大面积制备技术一直是研究中的热点和难点。本文通过多孔阵列模板循环压印技术和紫外光固化技术,实现仿生结构的高效快速复制,解决了大面积可控制备的难题。此外,受蝉翼结构启发,优化并制备出多种仿生减反射光学渐变结构,并通过定量计算和FDTD仿真分析,揭示了仿生光学渐变结构的尺度不敏感效应。所制备的表面结构特征尺寸为亚波长级时,表现为高透减反射特性,为近波长级时,表现为陷光减反射特性,这种在不同尺度下的特异性减反射策略为不同需求下的减反射结构设计提出了新方案。(4)仿生可逆减反射材料。结构在外力作用下的形变会引发表面性能的破坏,这是大多数微观阵列失效的原因之一,也是减反射结构在研发中广泛面临的难题。对此,本文优化了基础材料的选择,采用在人体体温附近进行形状记忆恢复的透明高分子材料来辅助制备,经过热机械力学测试、可逆减反射测试、循环稳定性测试等方法全方位表征了仿生可逆减反射材料较好的形变恢复能力。这种材料与结构的耦合方式在最大程度保证了仿生减反射材料的功能性和稳定性,解决了界面处微观阵列结构因形变而造成的减反射性能衰减问题。(5)仿生减反射表面多功能化处理与应用探索。在面对实际工况时,单一的减反射功能表面往往力不从心,所面临的挑战有三点:一是由于实际环境中面临着灰尘、杂质、水雾等黏附,这意味着界面处的结构将被埋没,难以发挥作用;二是由于所选材料的自身属性而使结构对光能吸收较少,对光热转化设备效率的提升极为有限;三是仿生可逆减反射材料因自身绝缘而在触控类屏幕以及智能材料方面的设计与应用中受到限制。针对这些难题,本文分别以喷涂疏水二氧化硅、离子溅射金纳米层以及旋涂导电聚合物等多种涂层技术对仿生减反射表面进行多功能化处理,并综合运用光谱分析、接触角测试、光热试验、应力应变刺激响应等多种表征手段证明改性后的表面分别获得了高透自洁性、陷光吸能性以及导电性。本文运用仿生思想来解决实际生产生活中过量反射带来的困扰,创新之处在于:通过理论计算和仿真模拟,从多角度系统研究了蝉翼阵列结构渐变折射率分布特征及其光学调控作用,揭示其高透减反射机理;在结构优化方面,设计多种仿生光学渐变结构,发现其尺度不敏感效应,降低工业加工难度;突破了生物材料尺寸限制和工业加工的瓶颈,实现亚波长级阵列结构的宏观大面积可控制备;设计了材料-结构二元耦合仿生结构,并通过表面改性处理,设计并制备出仿生减反射自清洁材料、仿生陷光减反射材料、仿生可逆减反射导电材料等多种分化的复合多功能化的仿生材料,为功能导向型减反射结构、仿生智能材料等新领域的研究提供新思路。
邓爽[2](2021)在《含动态二硫键的有机硅树脂乳液对棉织物的弹性整理研究》文中指出为了改善棉织物极易起皱的特性,同时响应新时代全球回归自然环保的生态意识,染整行业正极力开发绿色无污染的后整理技术,以期在提高棉织物弹性的同时,保留其原本天然的柔软舒适的特点。有机硅类整理剂具有各项优异的物化性能,作为织物的涂层整理可赋予织物较好的风格手感,但单独使用有机硅整理织物难以达到抗皱的效果。故本课题采用4,4-二氨基对苯二硫醚(AFD)与双端环氧硅油进行交联,得到具有高交联密度的有机硅弹性体,合成过程绿色无污染,无传统抗皱整理剂释放甲醛的弊端,且体系内二硫键的存在具有温度响应性,制备成乳液后整理到织物上可赋予织物一定程度的形状记忆功能。本文基于以上想法,先探究4,4-二氨基对苯二硫醚(AFD)与双端环氧硅油的投料比及交联固化的反应条件,将成功制备的有机硅弹性体进行力学性能的测试,筛选弹性效果最好的反应投料比进行有机硅树脂乳液的制备;对乳化过程工艺进行优化制备性能稳定的有机硅树脂乳液,研究其用于棉机织物整理的最佳整理工艺和弹性效果以及体系内二硫键赋予织物的形状记忆功能;设计不同组织结构参数的棉织物,探究有机硅树脂乳液和织物组织结构的交叉效应对织物弹性性能的影响。研究结果如下:(1)降低AFD投料比可增大反应物化学交联密度,形成大分子网状结构,有效提高材料的力学性能。P410-108A有机硅弹性体形变拉伸至120%时,应力达2.834 MPa,撤去外力后形变可恢复99.59%,且缓弹恢复阶段占比18.9%。(2)有机硅树脂预聚物的最佳乳化工艺为:阳离子表面活性剂602G:非离子表面活性剂1305=0.8:9.2,乳化剂用量26.67%,乳化温度80℃,乳化时间30 min,PH=5~5.5。R108-A有机硅树脂乳液的粒径为241.2 nm,PDI值为0.218,Zeta电位为47.1,乳液粒径较小且储存稳定。(3)R108-A有机硅树脂乳液整理织物的最佳工艺为:焙烘温度150℃,焙烘时间4~6 min,整理剂用量为30 g/L时,棉织物的急弹回复角达144.6°,高出原布52.4°,缓弹回复部分为44.6°,高出原布9.3°。整理后织物断裂强力提升约400 N,白度有所下降,手感爽滑平整。(4)在85℃焙烘10 min后,R108-A有机硅树脂乳液整理后的织物U形开口长度比原布小0.31 cm,具有一定程度的形状记忆功能。(5)织物折皱回复角数据表明,整理剂浓度与织物组织结构对织物的弹性作用具备交叉效应。当整理剂浓度为30 g/L时,整理剂与平纹、2/1斜纹试样的总紧度参数对织物的弹性影响是协同作用的,平纹A3试样总回复角达223°,高出原布20°,其中缓弹恢复阶段增加10°;2/1斜纹B2试样急弹过程较原布提高约50°,缓弹回复阶段增加10°;而与5枚3飞缎纹试样的总紧度参数对织物的弹性影响则呈负相关,整理后织物总回复角随总紧度增大逐渐提高,C4总回复角增幅最大,高出原布36.8°,缓弹回复阶段约占2~3°。当整理剂浓度达90 g/L时,三种织物急弹回复角均较原布样低,缓弹回复阶段有微幅提升,约3~12°。
卢骏[3](2021)在《多响应形状记忆聚合物复合薄膜的制备及性能研究》文中指出形状记忆聚合物(SMP)可以在外部物理变化例如热量、光照、磁场、湿度等刺激下,在不同的形状之间发生转变,是一种特殊的功能材料。它对外界表现出来的这种感知适应性使其在生物医疗、电子信息、空间探测、先进制造等诸多领域具有非常广阔的应用前景。传统的SMP以热响应的方式进行触发控制,不利于其在日益复杂的生活生产中的应用,而且主要材料来源于石油工业,难以适应绿色可持续的发展理念。本论文利用聚乳酸、聚己内酯具有的可再生、可降解、可生物相容的优势,设计并制备了两种具有多响应性能的形状记忆聚合物复合材料,主要工作如下:(1)银纳米线/聚乳酸/聚己内酯(AgNWs/PLA/PCL)形状记忆复合薄膜的制备与性能研究。通过溶液共混涂布法制备了AgNWs/PLA/PCL形状记忆复合薄膜。研究了该复合薄膜的微观结构、电学特性、热学特性和机械性能,对该形状记忆复合薄膜进行了形状记忆测试,结果表明该复合薄膜具有良好的热、电响应形状记忆性能,可以被低电压快速驱动发生形状记忆效应,在6V电压条件下,10s内复合薄膜就可以实现形状的迅速改变。利用氢氧化钠溶液对该复合薄膜进行了可降解性测试,发现这种复合薄膜具备快速降解的能力。(2)银纳米线/立构聚乳酸/聚己内酯(AgNWs/SC-PLA/PCL)形状记忆复合薄膜的制备与性能研究。通过引入PDLA对AgNWs/PLA/PCL复合薄膜进行改性,制备得到了一种高形状固定率和回复率的AgNWs/SC-PLA/PCL复合薄膜。利用XRD和DSC对复合薄膜的结晶进行了研究,进一步研究了SC-PLA晶体的形成及其对形状记忆性能的影响,结果表明通过生成SC-PLA立构聚乳酸晶体,能够提高复合薄膜的形状记忆固定率,加强了复合薄膜的机械强度和热稳定性,形成的复合薄膜能够在低电压驱动下快速发生形变,并且具有更高的形状回复率。综上,本论文设计了一种简便的制备流程,实现了两种具有生物降解性能的电响应形状记忆复合薄膜,为将来实现绿色新型电子器件提供了新的思路。
李廷廷[4](2021)在《聚氨酯弹性体的合成及其温度敏感性》文中认为温敏型聚氨酯是具有形变温敏功能,可以在外界温度的变化下作出可逆响应的新型功能高分子材料,是近年来研究、开发、应用的一个新分支点,具有配方可调控性大、性能选择范围宽和形变回复功能优异的特点,能够满足很多特殊场合的应用要求,在电子电气、航空航天、医疗矫正、石油工程及日常生活等领域具有广阔的应用前景。其研究日益受到材料科学工作者的青睐,并成为近年来发展最快的一类智能材料,因此研究综合性能优异的温敏聚氨酯弹性体势在必行。本课题使用半预聚体法制备温敏型聚氨酯弹性体,探究了软段多元醇的种类、分子量及并用、硬段含量、扩链系数、扩链剂并用、游离异氰酸根含量等因素同温敏型聚氨酯性能的相关性;然后研究了微交联网络对温敏型聚氨酯的形变温敏性能的影响,通过弯曲定性法、压缩定性法、DMA拉伸定量法探究了变形温度、外界力的大小、循环次数、回复时升温速率等因素对温敏型聚氨酯的形变温敏性能的影响,研究发现:(1)改变软段多元醇的种类发现,聚酯型聚氨酯的物理机械性能、热性能、形变温敏性能优于聚醚型,尤以PCDL型为优,但损耗因子较高,内耗较大,聚酯型的形变温敏性能优于聚醚型,其中PCDL1000型的拥有最好的形变温敏性能;改变软段多元醇的分子量,随软段分子量的增加物理机械性能越差,玻璃化转变温度降低,热氧老化性能下降,长支化链指数减小,形变温敏性能降低,其中PCDL1000最高;将聚碳酸酯多元醇进行并用,在软段并用比例为PCDL10/PCDL20=60/40时物理机械性能最好,LCB指数最大,随PCDL20含量的增多,损耗峰所对应的温域较宽,动态性能好,热氧老化性能先增加后减小,拉伸强度的降低程度先增加后减小,在软段并用比例为PCDL10/PCDL20=60/40时形变固定率和形变回复率最高。(2)随着硬段含量的增大,力学性能提高,玻璃转化温度增大,弛豫时间缩短,交联密度增加,耐热氧老化性能越好,LCB指数增大,在硬段含量为55%时LCB指数最大,在硬段含量为50%时,形变固定率和形变回复率均最高,且在同样外界力大小时,在硬段含量相对较低时的应变较大;随着扩链系数的增大,力学性能先增大后减小,玻璃转化温度逐渐提高,内耗增加,耐热氧老化性能越好。在当f=1.15时,形变回复率最高;将扩链剂BDO、DEOA、扩链剂B进行并用,随扩链剂B的比例增多,力学性能呈现逐渐增大的趋势,玻璃转化温度提高,残炭率增多,热稳定性提高,耐热氧老化性能越好,LCB指数逐渐增大,在扩链剂并用比例为6:1:3时LCB指数最大,且回复率最高;随着游离异氰酸根含量的增大,力学性能越好,玻璃转化温度越高,残炭率增多,热稳定性越高,损耗因子值先增加后降低,LCB指数增大,在游离异氰酸根含量为10%时LCB指数最大。(3)通过弯曲法和压缩定性法得出,温敏型聚氨酯具有二维和三维的形状记忆性能,形变回复率随着变形温度的升高先增大后减小,在变形温度为80℃时,形变回复率最大,为92.56%,且回复速度越快,随着外界力的增大形变固定率整体变化不大,形变回复率呈现下降的趋势,在外界力为0.5 MPa时回复率最优,形变回复率随着升温速率的变化形变回复率先增加减小,在回复升温速率为10℃/min时最优,形状回复率随着循环次数的增加而减小,但整体上变化不大。
韩超越,候冰娜,郑泽邻,徐文静,沈惠玲,李征征[5](2021)在《功能高分子材料的研究进展》文中指出功能高分子材料是一类具有催化性、导电性、光敏性、生物活性等特殊功能的高分子材料,对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存的作用。功能高分子材料具有质量轻、种类多样、专用性强等特点,广泛应用于机械、信息技术、生物医学等多个领域。功能高分子材料的发展非常迅速,为满足各领域对新技术发展的需要,功能高分子材料逐渐往多功能化方向发展,比如电磁材料、光热材料等相继出现。而随着智能高分子的出现,功能高分子材料也逐渐向着智能化发展,比如自修复功能高分子材料、形状记忆材料等。本文综述了近年来功能高分子材料的研究进展,重点介绍了反应型功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、生物医用功能高分子材料、环境降解高分子材料、形状记忆高分子材料及智能高分子水凝胶这几类功能高分子材料,并对其应用做了简要阐述。目前功能高分子材料更多的是仅有光电等传统功能或形状记忆等特殊功能,相信兼有传统功能和特殊功能的功能高分子材料将是未来材料的发展方向。
周升柱[6](2020)在《药物智能控释水凝胶的仿生制备及其生物相容性研究》文中指出当今科技的发展正加快如生物医药、智能材料、增材制造和信息技术等高新技术的交叉与融合。特别在老年群体越来越庞大的我国社会中,多病共患、慢病管理等问题日益突出。患者每天同次共服多种药物、多次服用同种药物等问题,不仅严重影响患者的日常生活,还对药物治疗管理带来多种困难。发展新一代具有应激响应和智能控释功能的药物载体,对于提升亿万患者的生活质量、便于药物治疗管理、满足治疗方案的多种需求,具有重要的研究价值和显着的经济社会综合效益。作为新型的药物控释载体,智能水凝胶材料具有多重环境响应能力、自驱动变形能力以及低细胞毒性和合格的溶血性,目前已在生物组织工程支架、人造肌肉、创口止血消炎敷料和电子皮肤传感器等生物医药方面广泛应用。然而,具有良好生物相容性的智能响应自驱动水凝胶,其力学性能和成形性能却难以满足医疗药物的实际需求,不能进行复杂形状的制备,且在环境刺激中不能反复、多次、精确的控制释放效果。因此,设计制备兼顾优良生物相容性、智能响应特性和载药功能的水凝胶,成为智能载药水凝胶材料需要亟待解决的问题。智能水凝胶种类繁多,性能各异。其中,智能生物医学超分子材料可实现“感知”、“反馈”、“自驱动”、“形状记忆”和“生物相容”等功能特性,能够响应环境的湿度、温度、电磁、酸碱度和光学强度等变化进行自驱动变形,以达到预期的驱动效果。以往的传统药物胶囊多为明胶、纤维素、多糖等材料制成的壳状结构,通过溶解或孔隙结构逐渐释放药物,因其质硬、体积大、缓释能力差等问题,在鼻饲、多药同服等问题上不能得到很好的解决。基于生物智能变形结构启发的仿生智能超分子水凝胶为解决上述问题提供了可能性,在狭长的鼻饲管道器械和生物相容性药物控释等领域具有广阔应用前景。仿生学研究发现,野生小麦芒生长在野外环境中,其自身被盖部和脊部不同层间孔隙具有不同的密度排布,可感受昼夜环境湿度的变化,从而产生破土驱动力进行钻土,并通过纤毛钩锁土壤产生反作用力并助推前进力,从而完成播种。上述植物种子智能结构的自驱动机理为水凝胶药物载体仿生设计与制备提供了生物学模本。本论文基于聚丙烯酰胺/壳聚糖氧化葡聚糖(PAAm/CS-Odex)和海藻酸钠/海藻酸钠-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(Alg/Alg-PDMAEMA)两种水凝胶体系,模仿野生小麦芒种子的自驱动原理设计了具有仿生各向异性的双层水凝胶结构。通过引入不同的功能性化学基团,赋予水凝胶形状记忆、温度响应、离子响应等智能响应能力。一方面,通过调节交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的浓度控制PAAm/CS-Odex双层结构的交联密度,并采用模具成型法制备出具有良好溶胀自驱动性能的形状记忆仿生双层结构水凝胶。另一方面,通过调节明胶中Ca2+离子的浓度获得梯度密度变化的Alg/Alg-PDMAEMA水凝胶,基于PDMAEMA的温度响应特性赋予双层结构互穿网络水凝胶的温度感知能力,并利用双层结构的离子响应特性在不同离子溶液环境开展了自驱动性能测试。最后,对仿生水凝胶的微观结构、力学特性和生物相容性进行了全面评价,进一步验证了仿生智能水凝胶材料体系在生物医药领域应用的可行性,为获得兼具低细胞毒性、低溶血性、良好力学性能和智能响应特性为一体的新型药物载体材料提供研究基础。本论文的研究内容和主要结论如下:(1)基于PAAm/CS-Odex水凝胶材料体系,利用模具成型法制备了双层结构材料,通过调节N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的含量构建不同的双层结构,获得了双网络互穿不同孔隙密度的仿生智能水凝胶。结果表明,随着N,N′-亚甲基双丙烯酰胺含量的增加,仿生PAAm/CS-Odex型智能水凝胶微孔尺寸逐渐减小,交联密度、机械强度和应变值都显着增加。双层智能水凝胶层间高结合强度为应激膨胀和形状记忆弯曲变形提供了结构基础;层间不同孔隙密度形成溶胀各向异性,并由此产生驱动力;随着N,N′-亚甲基双丙烯酰胺含量的增加,膨胀弯曲度增大。(2)基于Alg/Alg-PDMAEMA材料体系,制备了具有仿生结构且可自生长的热响应双层水凝胶材料。通过海藻酸钠链与明胶中扩散的Ca2+配位,制备了第一层离子强度响应的海藻酸钠膜,然后通过扩散诱导凝胶化和DMAEMA同时聚合制备了第二层温度响应的Alg-PDMAEMA膜,实现离子强度和温度双响应驱动行为。结果表明,双层梯度结构Alg/Alg-PDMAEMA水凝胶通过精细结构设计,可发生复杂形变,并自发从平面三角形卷曲成雪茄形状的圆柱体;设计的仿生平面水凝胶叶片可自驱动卷曲,仿生水凝胶花朵可在环境温度和离子变化后产生闭合和开放等复杂自驱动动作。在预先设计的模式下,通过逐步调节温度和离子强度,可实现从二维到三维的复杂形状转换,并且通过这种策略有望实现更复杂的驱动行为。(3)为了验证本研究药物智能控释仿生水凝胶体系的生物医学应用前景,模拟生物体内环境,通过浸提液法对水凝胶进行充分浸提并灭菌,利用CCK8法进行细胞毒性测试,并对不同配比的水凝胶进行了生物相容性测试。结果表明,Alg/Alg-PDMAEMA水凝胶具有合格的细胞毒性和良好的生物相容性。引入PDMAEMA后,证实该双网络互穿结构水凝胶的细胞毒性没有发生明显变化,同时也验证了PDMAEMA具有良好的细胞相容性。(4)基于家兔的红细胞分别对1h+2h、2h+2h、1h+1h和2h+1h四组水凝胶的浸提液进行溶血实验测试。通过对浸提液和红细胞悬液接触后的吸光度测试,进而判定是否发生红细胞破碎和溶解反应。研究表明,四组水凝胶的溶血百分比介于2.57-3.88%之间,低于5%的标准,从而证实了Alg/Alg-PDMAEMA水凝胶材料体系具有良好的血液相容性,这为后续探索血管内可注射性药物和伤口敷料等应用方向提供了材料学基础。
邵艳龙[7](2020)在《基于形状记忆聚氨酯润湿性调控表面的仿生制备及其性能研究》文中提出润湿性是材料表面的一个重要性质,一直以来都是材料表/界面领域研究的关注点。探明并调控材料表面的不同润湿特性,对于开发材料新功能,发挥其在不同领域的新作用具有重要意义。近年来,该领域研究主要集中于材料表面的单一润湿行为,鲜有可实现材料表面润湿性转换的相关研究报道,当前少量研究主要集中在通过构建不同的表面化学组分或粗糙度,达到调控润湿性的目的,很少能在同一表面实现两种或多种润湿性行为的可逆转换,更无法实现对材料润湿性能的远程调控。受自然界生物体表微阵列结构润湿特性启发,本文另辟蹊径选用可由温度和近红外光双重控制的形状记忆聚氨酯(SMPU)为基体,通过模板复制法制备出多种具有仿生微阵列结构的表面,借助SMPU的形状记忆特性,通过调节材料表面微阵列的形貌,可实现该表面润湿性的可逆调控行为。本文的研究工作主要分为以下几点:(1)以聚己内酯二醇(PCL)4000,1,4-丁二醇(BDO),2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA),三乙胺和4,4’-亚甲基双异氰酸苯酯(MDI),N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,采用预聚扩链法制备形状记忆聚氨酯。并在合成的SMPU预聚液中添加一定比例的具有光热转换能力的纳米四氧化三铁粒子(Fe3O4-NPs),获得一种可由近红外光远程控制形变的SMPU。(2)受荷叶和玫瑰花瓣两种典型超疏水生物原型的启发,采用模板复制法,制备出柱状仿生微阵列SMPU超疏水表面,通过调控SMPU的微/纳米结构,实现在Cassie-Baxter态和Cassie impregnating态之间的可逆转化。试验结果表明,该表面在控制液滴运输、液体可重写等方面应用前景广阔。(3)通过模板复制法,制备出一种多孔微阵列形状记忆聚氨酯表面,根据对该表面拉伸率的控制,可以得到不同润湿性的表面。并且在拉伸到不同状态后,借助形状记忆聚氨酯的形状记忆性能,只需要简单的加热,即可完成形状和润湿行为的恢复。展现出了在柔性可穿戴设备及液滴控制等领域的广泛应用价值。(4)采用模板复制法,使用光热转换四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4-NPs)改性形状记忆聚氨酯,开发出了一种可由近红外光远程控制其表面微结构形态的润湿性表面。可通过近红外光照射调控其表面微结构的形态,进而调控其表面润湿性,实现由“玫瑰花瓣效应”到“荷叶效应”的可逆转换。光热转换Fe3O4-NPs的引入,增强了材料的远程操控能力。
史玉升,伍宏志,闫春泽,杨潇,陈道兵,张策,苏彬,宋波,李中伟,庞盛永,文世峰,梁波,赵清亮,贺健康,张述泉,温银堂[8](2020)在《4D打印——智能构件的增材制造技术》文中指出4D打印技术自2013年提出以来就引起了学术和工业界的广泛关注,它属于智能构件的增材制造技术,是在材料、机械、力学、信息等学科高度交叉融合基础上产生的颠覆性制造技术。讨论了4D打印的概念与内涵;介绍了4D打印在航空航天、汽车、生物医疗和软体机器人等领域的应用前景;阐述了4D打印在智能构件设计、模拟仿真、数据处理与工艺规划、材料、成形工艺与装备和智能构件的功能评测等方面的发展现状以及目前存在的一些问题;提出了关于4D打印的研究思考,最后指出了4D打印的未来发展方向和研究重点。
刘灏[9](2020)在《基于熔融沉积成型3D打印纤维素/聚乳酸生物质复合材料的制备及性能研究》文中研究说明随着社会对环境保护与资源节约的迫切需求,采用来源广泛的生物质材料替代不可再生资源用以开发新型生物质复合材料,符合全球经济可持续发展的新趋势。另一方面,3D打印作为制造领域的一项创新技术,在个性化及特殊复杂制品的制造方面具有独特的优势,它的出现为多元化以及高质化利用生物质材料提供了新的机遇。聚乳酸(PLA)是一种环境友好型生物质高分子材料,具有良好的生物相容性和可加工性,由于在成型时收缩率低且不易翘曲,已经成为一种重要的熔融沉积成型(FDM)3D打印耗材。本论文针对有效利用生物质资源和开发新型3D打印PLA材料过程中的关键问题,采用甘蔗渣纤维、纤维素纳米晶-有机蒙脱土杂化纳米粒子对PLA进行改性,系统研究了PLA生物质复合材料的制备、结构和性能与FDM 3D打印工艺之间的关系;同时,将PLA与生物可降解高分子材料聚己内酯(PCL)进行物理共混,通过FDM制备了具备热响应形状记忆效应的功能化制品;在此基础上,对PLA/PCL共混物基体进行适当的改性,并在共混物中加入杂化纳米粒子,深入考察了PLA/PCL纳米复合材料的结构与性能。甘蔗渣既是榨糖产业的副产品,也是一种天然植物纤维。本论文首先采用氢氧化钠(Na OH)溶液和亚氯酸钠(Na Cl O2)/冰乙酸混合溶液对甘蔗渣(RSCB)进行连续的化学处理,从中提取得到甘蔗渣纤维(SCBF),并对化学处理前后甘蔗渣的理化性质进行了表征。结果表明,RSCB的纤维素含量仅为45.7%,而SCBF的高达88.5%。与RSCB相比,SCBF呈现出明显的纤维状形貌结构,并具有较好的热稳定性。通过FDM 3D打印技术系统地研究了SCBF/PLA复合材料的微观形貌、力学性能、结晶性能和热稳定性能。结果表明,与RSCB/PLA复合材料相比,SCBF/PLA复合材料的力学性能得到提升。由于纤维填料的取向效果,SCBF/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度的变化规律表现不一样。当SCBF含量为6wt%时,复合材料的拉伸强度较优;而弯曲强度却随着填料含量的增加而不断减小。通过修改拉伸试样3D模型的G代码,进一步探讨了不同打印方式对SCBF/PLA复合材料拉伸性能的影响。结果表明,除“垂直法(Vertical)”外,通过其它三种打印方式“默认法(Default)”、“交叉法(Cross)”和“平行法(Parallel)”制备3D打印试样的最佳SCBF用量均为6wt%。由于纤维填料和PLA分子链在3D打印试样中的取向程度与其填充方式(光栅角度)有关,采用“Parallel”方式打印的完全取向的拉伸试样具有较高的拉伸强度。此外,RSCB和SCBF具有足够高的热分解温度,均可以满足PLA复合材料熔融挤出加工的要求,并且SCBF可以明显促进PLA的结晶。采用硫酸水解法从针叶木浆中提取纤维素纳米晶(CNC),并通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对蒙脱土(MMT)进行改性得到有机蒙脱土(OMMT),利用静电自组装构建了一种新型的CNC-OMMT杂化纳米材料。微观形貌表明一维针状CNC吸附在二维片状OMMT的表面,从而构成了多维杂化纳米粒子。在杂化纳米粒子中,CNC和OMMT仍然保持着原本的化学结构,并且杂化纳米粒子的尺寸是由CNC和OMMT的初始尺寸所控制的。红外表征分析和Zeta电位结果表明CNC与OMMT之间不仅存在氢键作用,而且存在较强的静电吸附作用,并且杂化纳米粒子的水分散行为受静电相互作用的影响。基于CNC与OMMT之间氢键与静电吸附的双重作用,OMMT的纳米片层结构可以有效屏蔽CNC表面的硫酸盐基团,并对CNC的热分解行为起到延缓效果,从而显着提高了其热稳定性。进一步地,通过FDM 3D打印技术系统地分析了CNC、OMMT和CNC-OMMT三种纳米填料对PLA复合材料的微观形貌、力学性能、结晶性能和热稳定性能的影响,并结合纳米复合材料的等温熔融结晶动力学探究了不同打印平台温度下制备3D打印试样的耐热性能。研究结果表明,CNC-OMMT在增强PLA纳米复合材料的力学性能上起到协同改性的效果。杂化纳米粒子在PLA基体中的分散性不仅得到明显改善,而且不会对聚合物基体造成孔洞缺陷。在结晶性能方面,多维杂化纳米粒子可以作为成核助剂在结晶温度范围内大幅度提升PLA的结晶速率。根据等温熔融结晶动力学可知,PLA纳米复合材料在不同打印平台温度下的结晶速率不同,从而表现出不一样的耐热性能。由于在120℃下的结晶速率较快以及形成晶体结构更加有序的α晶型,在此温度下制备的3D打印试样具备较高的维卡软化温度(VST)。通过在3D打印的基础上引入第四维度——时间,3D打印制品的形状可以随着时间的推移而发生改变以实现4D打印,从而能够满足功能性3D打印的需求。采用拉伸模式下的应力控制动态力学分析对不同质量配比的3D打印PLA/PCL共混物的热响应形状记忆性能进行了系统地研究,并结合PLA/PCL共混物的结晶-熔融行为、动态力学性能和微观形貌详细阐明了形状记忆效应(SME)机理。结果表明,3D打印PLA/PCL共混物的形状固定性能都很优异,这是由于可逆相PCL能够迅速结晶使得临时形状得以及时固定;而它们的形状回复性能主要受两相界面间物理交联作用的影响,随着PCL含量的上升,界面物理交联作用限制PCL相产生不可逆滑移的能力逐渐减弱,导致形状回复性能下降。此外,由于固定相PLA的玻璃化转变会对形状回复产生不利影响,形状记忆测试过程中所使用的变形温度(Td)应低于PLA的玻璃化转变温度。3D打印参数的正交实验结果表明,层厚和光栅角度对PLA/PCL共混物的形状回复性能有较大的影响,而填充密度的影响很小。通过优化FDM成型过程中所使用的3D打印参数可以实现对3D打印制品SME的调控。采用光栅角度为45°/-45°、填充密度为80%和层厚为0.05mm制备的3D打印制品在65℃的Td下表现出良好的热响应SME。为了进一步提高PLA/PCL共混物的热-机械循环性能、强度和模量,首先对共混物基体进行适当的改性。采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)对聚己内酯二元醇(PCL-diol)进行异氰酸酯基(-NCO)封端改性得到PCL-NCO,通过FDM 3D打印研究了PCL-NCO对PLA/PCL共混物循环形状记忆性能的影响。结果表明,PCL-NCO可以改善PLA/PCL共混物的界面相互作用。当加入4%的PCL-NCO时,PLA/PCL共混物在三次热-机械循环中表现出较好的循环形状记忆性能。在此基础上,利用FDM技术考察了杂化纳米粒子对PLA/PCL纳米复合材料结构与性能的影响。结果表明,当杂化纳米粒子的用量小于1%时,并不会对PLA/PCL纳米复合材料的循环形状记忆性能产生明显的影响,它主要受共混物基体本身的热响应所影响。此外,杂化纳米粒子对PLA/PCL纳米复合材料的储能模量有增强效应,并且在不到1%的低含量情况下,即保留了原有的循环形状记忆性能的前提下,杂化纳米粒子也可以有效改善复合材料的力学性能。
崔树阳[10](2020)在《个性化杜仲胶运动护具防护性能研究》文中进行了进一步梳理随着国民生活质量的不断改善,人们参与体育运动的健康意识逐渐增强,与此同时,频繁出现的运动损伤也成为了人身安全的严重威胁。除了通过运动技巧训练主动规避风险外,有意识地佩戴运动护具可以更好的为人体提供保护。运动护具的设计是多学科交叉融合的过程,本文从材料的冲击防护性能出发,建立了一个完整的从防护机理到产品设计再到性能评价的研究体系。主要内容包括以下几个方面:1.通过文献查阅和市场调研,对运动护具主要原料的性能进行比较分析,选择压缩回复吸收功(△W)和最大传递冲击力(Fmax)作为评价护具防护性能的关键指标。证实了橡胶材料可以吸收较多的冲击能量,适合用作内部软衬;塑料材料可以有效抵抗外部变形,适合用作外部防护层。因此本文认为采取软硬结合的方式设计运动护具最为合理。而杜仲胶的最大传递冲击力处于橡塑材料二者之间,独特的形状记忆功能也是其用来制备杜仲胶运动护具的潜在优势。2.对杜仲胶采取物理发泡的改性方法,应用压缩回复、高速力学检测、SEM、DSC、TGA等手段研究了硫化程度和发泡程度对防护性能的影响,确定了杜仲胶护具材料的最优条件是添加4phr热膨胀物理微球和lphr硫磺,此时压缩回复吸收功为28MJ·m-3,最大传递冲击力为750N。分别应用变温X射线衍射(VTWAXD)和高速力学检测方法研究杜仲胶的结晶度和冲击防护性能随温度的变化关系,在熔点前后显示出截然不同的变化趋势。由此提出了个性化高抗冲杜仲胶材料的微观相态结构为:结晶区抵抗瞬时高速冲击,无定型区承受准静态压缩应力,适度的三维交联网络使其具有形状记忆功能。3.将设计出来的杜仲胶运动护具与市售产品进行比较,发现杜仲胶护具产品的单位厚度冲击防护效率大约为1 0%/mm-1,与“李宁”护腿板和“迪卡侬”护腿板相比具有明显优势,且随着冲击能量的增加防护效率会逐渐降低。护具与人体接触面积增加会使防护性能提高,但超过9平方厘米后最大传递冲击力变化趋势微弱,防护性能将不再明显改变。4.将人体疼痛感作为评价护具防护性能的量化指标,通过自行设计的高速力学检测设备进行测试,结果表明摆锤冲击角度与冲击力呈现出明显的线性增加关系。通过对调查问卷中的人体疼痛感结果展开统计分析,发现使人体产生疼痛感的真实冲击力阈值为1362 N;佩戴杜仲胶足球护腿板后人体疼痛感下降了约400%,显示出了优异的高速冲击防护能力。
二、形状记忆功能高分子材料的研究现状(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、形状记忆功能高分子材料的研究现状(论文提纲范文)
(1)基于蝉翼圆顶锥形阵列结构的减反射功能表面仿生原理与制备技术(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 减反射表面国内外研究现状与发展趋势 |
1.2.1 减反射表面概述 |
1.2.2 减反射表面基础理论 |
1.2.3 减反射表面制备方法 |
1.3 生物减反射的仿生学启示 |
1.4 研究思路及主要研究内容 |
1.4.1 研究思路 |
1.4.2 主要研究内容 |
第2章 蝉翼表面圆顶锥形阵列结构减反射特性 |
2.1 引言 |
2.2 蝉的生存环境及其功能化翅面 |
2.2.1 生物原型的选取 |
2.2.2 蝉翼表面光学性能 |
2.3 蝉翼高透减反射表面显微结构及成分 |
2.3.1 蝉翼高透减反射表面微观结构 |
2.3.2 蝉翼高透减反射表面成分 |
2.4 蝉翼表面高透减反射机理 |
2.4.1 等效介质理论 |
2.4.2 微观结构光调控行为及其时域有限差分法光学模拟 |
2.5 仿生减反射微观阵列结构设计及其光学模拟 |
2.5.1 仿生减反射微观阵列结构设计 |
2.5.2 仿生减反射微观阵列结构光学模拟 |
2.6 本章小结 |
第3章 蝉翼减反射功能表面仿生制备及其性能 |
3.1 引言 |
3.2 蝉翼减反射功能表面仿生制备 |
3.2.1 试验材料与试剂 |
3.2.2 生物样本活化处理 |
3.2.3 基于软压印技术的蝉翼结构仿生制备工艺及参数调控 |
3.3 仿蝉翼纳米结构的显微表征与化学成分 |
3.3.1 仿蝉翼纳米结构显微结构 |
3.3.2 仿蝉翼纳米结构化学成分 |
3.4 仿蝉翼减反射功能表面性能 |
3.4.1 光学性能 |
3.4.2 润湿特性 |
3.4.3 材料柔韧性 |
3.5 本章小结 |
第4章 仿生减反射表面大面积制备及其性能 |
4.1 引言 |
4.2 基于阳极氧化铝模板的仿生减反射表面大面积制备 |
4.2.1 试验材料及试剂 |
4.2.2 仿生大面积制备模板及其预处理 |
4.2.3 AAO模板结构设计及其表面显微结构 |
4.2.4 仿生减反射阵列结构大面积制备工艺及参数优化 |
4.2.5 AAO模板耐久性分析 |
4.3 仿生减反射表面显微结构与成分 |
4.3.1 仿生减反射表面显微结构 |
4.3.2 仿生减反射表面化学成分 |
4.4 仿生减反射表面微观结构参数对其性能的影响 |
4.4.1 微观结构参数对仿生减反射表面基本光学性能的影响 |
4.4.2 仿生减反射微观结构的角度依赖光学特性 |
4.5 仿生减反射微观阵列结构尺度不敏感效应及其减反射机理 |
4.5.1 仿生减反射微观阵列三维模型构建与电场模拟 |
4.5.2 仿生减反射微观阵列尺度不敏感效应及其减反射机理 |
4.6 本章小结 |
第5章 仿生可逆减反射材料及其性能 |
5.1 引言 |
5.2 仿生可逆减反射表面制备 |
5.2.1 试验材料及试剂 |
5.2.2 仿生可逆减反射表面制备工艺及参数调控 |
5.3 仿生可逆减反射表面显微结构与化学成分 |
5.3.1 仿生可逆减反射表面的显微表征 |
5.3.2 仿生可逆减反射表面的化学成分 |
5.4 仿生可逆减反射表面的形状记忆机理 |
5.4.1 可逆减反射结构的合成基础 |
5.4.2 可逆减反射表面的形状记忆机理 |
5.5 仿生可逆减反射表面性能测试 |
5.5.1 仿生可逆减反射表面的热机械力学性能 |
5.5.2 仿生减反射表面的可逆减反射特性 |
5.5.3 仿生可逆减反射表面循环稳定性 |
5.6 本章小结 |
第6章 仿生减反射表面多功能化处理及其性能 |
6.1 引言 |
6.2 Si O_2涂层修饰的仿生减反射自洁材料制备及其性能 |
6.2.1 SiO_2涂层修饰的仿生减反射自清洁材料制备 |
6.2.2 仿生减反射自清洁材料显微结构及成分 |
6.2.3 仿生减反射自清洁材料光学特性 |
6.2.4 仿生减反射自清洁材料自清洁特性 |
6.3 Au涂层修饰的仿生陷光减反射材料制备及其性能 |
6.3.1 Au涂层修饰的仿生陷光减反射材料制备 |
6.3.2 仿生陷光减反射材料显微结构 |
6.3.3 仿生陷光减反射材料光学特性 |
6.3.4 仿生陷光减反射材料光热效应 |
6.3.5 仿生陷光减反射材料柔韧性 |
6.4 PEDOT pss涂层修饰的仿生可逆减反射导电材料制备及其性能 |
6.4.1 PEDOT pss涂层修饰的仿生可逆减反射导电材料制备 |
6.4.2 仿生可逆减反射导电材料显微结构 |
6.4.3 仿生可逆减反射导电材料光学特性 |
6.4.4 仿生可逆减反射导电材料应力-应变响应 |
6.4.5 仿生可逆减反射导电材料循环稳定性 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 研究结论与创新点 |
7.1.1 研究结论 |
7.1.2 主要创新点 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
附录3 攻读博士学位期间参与科研项目情况 |
致谢 |
(2)含动态二硫键的有机硅树脂乳液对棉织物的弹性整理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 弹性整理 |
1.2.1 棉织物形成褶皱的原因 |
1.2.2 棉织物弹性整理的机理 |
1.2.3 弹性整理的研究现状与发展 |
1.2.4 形状记忆整理 |
1.3 有机硅乳液 |
1.3.1 有机硅乳液的概述 |
1.3.2 有机硅乳液的分类及其应用研究 |
1.3.2.1 有机硅乳液的分类 |
1.3.2.2 有机硅乳液的改性功能化研究 |
1.3.3 有机硅弹性乳液在纺织品上的整理应用 |
1.4 动态二硫键 |
1.4.1 动态二硫键的概述 |
1.4.2 动态二硫键的作用机理 |
1.4.3 动态二硫键在有机硅弹性体中的应用现状 |
1.5 高分子材料的力学性能 |
1.6 研究目的、意义及内容 |
1.6.1 研究目的 |
1.6.2 研究意义 |
1.6.3 研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 有机硅弹性体的制备 |
2.1.1 实验仪器 |
2.1.2 实验药品 |
2.1.3 有机硅弹性体的反应机理 |
2.1.4 有机硅弹性体的制备过程 |
2.1.5 有机硅弹性体的性能测试 |
2.1.5.1 红外吸收光谱表征 |
2.1.5.2 差示扫描量热分析 |
2.1.5.2 万能材料拉伸测试 |
2.1.5.3 动态热机械分析仪 |
2.2 有机硅树脂乳液的制备 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验药品 |
2.2.3 乳化过程 |
2.2.4 乳液的性能测试 |
2.2.4.1 乳液的粒径及Zeta电位测试 |
2.2.4.2 乳液的外观及静置稳定性 |
2.3 有机硅树脂乳液对棉织物的弹性整理 |
2.3.1 实验仪器 |
2.3.2 实验材料 |
2.3.3 整理工艺 |
2.3.4 织物的表观形貌及性能测试 |
2.3.4.1 织物的扫描电子显微镜测试 |
2.3.4.2 织物的红外光谱表征 |
2.3.4.3 织物的折皱回复角测试 |
2.3.5.4 织物形状记忆测试 |
2.3.5.5 织物拉伸性能测试 |
2.3.5.6 织物白度测试 |
2.3.5.7 织物风格测试 |
第三章 结果分析与讨论 |
3.1 含二硫键的有机硅弹性体的表征及性能研究 |
3.1.1 红外光谱分析 |
3.1.2 DSC曲线分析 |
3.1.3 有机硅弹性体的力学性能 |
3.1.4 含二硫键的有机硅弹性体的应力应变曲线分析 |
3.1.5 含二硫键的有机硅弹性体的应变回复过程分析 |
3.1.6 含二硫键的有机硅弹性体的蠕变过程分析 |
3.2 有机硅树脂乳液的制备过程研究 |
3.2.1 复合乳化剂的配比对有机硅乳液性能的影响 |
3.2.2 复合乳化剂的用量对有机硅乳液性能的影响 |
3.2.3 乳化温度对有机硅乳液性能的影响 |
3.2.4 乳化时间对有机硅乳液性能的影响 |
3.2.5 有机硅树脂乳液的稳定性 |
3.3 有机硅树脂乳液对棉织物的弹性整理 |
3.3.1 有机硅树脂乳液整理后的织物红外谱图 |
3.3.2 整理后织物的表观形貌 |
3.3.3 烘焙温度对织物弹性性能的影响 |
3.3.4 烘焙时间对织物弹性性能的影响 |
3.3.5 整理剂浓度对织物弹性性能的影响 |
3.3.6 动态二硫键对棉织物弹性性能的影响 |
3.3.7 动态二硫键对棉织物形状记忆功能的影响 |
3.4 有机硅树脂整理剂与织物组织结构的交叉效应对织物弹性性能的影响 |
3.4.1 织物组织结构参数对织物弹性回复行为的影响 |
3.4.2 有机硅树脂乳液整理剂浓度与织物总紧度的交叉效应与对织物弹性的影响 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)多响应形状记忆聚合物复合薄膜的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 形状记忆聚合物简介 |
1.2.1 形状记忆聚合物原理 |
1.2.2 形状记忆聚合物分类 |
1.3 形状记忆聚合物的应用场景 |
1.3.1 形状记忆聚合物在生物医学领域的应用 |
1.3.2 形状记忆聚合物在空间探测领域的应用 |
1.3.3 形状记忆聚合物在精密制造领域的应用 |
1.4 聚乳酸及其在形状记忆材料中的应用 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
第二章 实验材料及测试方法 |
2.1 实验材料与仪器设备 |
2.2 实验测试与表征方法 |
第三章 AgNWs/PLA/PCL电致形状记忆复合薄膜的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 PLA/PCL共混薄膜的制备 |
3.2.2 银纳米线导电网络的制备 |
3.2.3 AgNWs/PLA/PCL导电薄膜的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PLA/PCL复合薄膜的微观结构表征 |
3.3.2 AgNWs/PLA/PCL复合薄膜的微观结构表征 |
3.3.3 AgNWs/PLA/PCL复合导电薄膜的导电性能 |
3.3.4 PLA/PCL共混薄膜的衍射分析 |
3.3.5 PLA/PCL复合薄膜的热性能分析 |
3.3.6 PLA/PCL复合薄膜的拉伸形状记忆效应 |
3.3.7 AgNWs/PLA/PCL复合薄膜的弯曲形状记忆性能分析 |
3.3.8 AgNWs/PLA/PCL复合薄膜的机械性能分析 |
3.3.9 AgNWs/PLA/PCL复合薄膜的水解性能分析 |
3.4 小结 |
第四章 AgNWs/SC-PLA/PCL电致形状记忆复合薄膜的制备与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 SC-PLA/PCL共混薄膜的制备 |
4.2.2 银纳米线导电网络的制备 |
4.2.3 AgNWs/SC-PLA/PCL导电薄膜的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 PLLA/PDLA的立构复合相互作用 |
4.3.2 SC-PLA/PCL的热性能分析 |
4.3.3 SC-PLA/PCL复合薄膜的热致形状记忆效应 |
4.3.4 SC-PLA/PCL复合薄膜的电致形状记忆性能分析 |
4.3.5 SC-PLA/PCL导电复合薄膜的机械性能分析 |
4.4 小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)聚氨酯弹性体的合成及其温度敏感性(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
前言 |
第一章 绪论 |
1.1 聚氨酯概述 |
1.1.1 聚氨酯的概念与分类 |
1.1.2 聚氨酯的原料及制备方法 |
1.1.3 聚氨酯的结构与性能 |
1.1.4 聚氨酯的应用及研究现状 |
1.2 温敏型聚合物 |
1.2.1 温敏型聚合物概述 |
1.2.2 温敏型聚合物响应机理 |
1.3 温敏型聚氨酯 |
1.3.1 温敏型聚氨酯的概念 |
1.3.2 温敏型聚氨酯的响应机理 |
1.3.3 温敏型聚氨酯的研究方法 |
1.3.4 温敏型聚氨酯的应用 |
1.3.5 温敏型聚氨酯的研究现状 |
1.4 本课题研究的目的、内容及创新 |
1.4.1 本论文研究目的 |
1.4.2 本论文研究内容 |
1.4.3 本论文主要创新点 |
第二章 软段对温敏型聚氨酯弹性体的性能影响 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器设备 |
2.2.3 实验方案 |
2.2.4 合成工艺 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 力学性能表征 |
2.3.2 红外表征(FTIR) |
2.3.3 热失重分析(TGA) |
2.3.4 差示扫描量热分析(DSC) |
2.3.5 动态力学性能表征(DMA) |
2.3.6 橡胶加工分析仪(RPA) |
2.3.7 老化性能分析 |
2.3.8 形变温敏性能分析 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 多元醇种类对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
2.4.2 多元醇分子量对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
2.4.3 多元醇并用对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 硬段对温敏型聚氨酯弹性体的性能影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验仪器设备 |
3.2.3 实验方案 |
3.2.4 合成工艺 |
3.3 测试与表征 |
3.3.1 力学性能表征 |
3.3.2 红外表征(FTIR) |
3.3.3 热失重分析(TGA) |
3.3.4 差示扫描量热分析(DSC) |
3.3.5 动态力学性能表征(DMA) |
3.3.6 橡胶加工分析仪(RPA) |
3.3.7 老化性能分析 |
3.3.8 形变温敏性能分析 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 硬段含量对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
3.4.2 扩链系数对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
3.4.3 扩链剂并用对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
3.4.4 游离异氰酸根含量对温敏型聚氨酯结构与性能影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 温敏型聚氨酯弹性体的微交联网络的性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验仪器设备 |
4.2.3 实验方案 |
4.2.4 合成工艺 |
4.3 测试与表征 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 温敏型聚氨酯的微交联网络的形状记忆性能分析 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(5)功能高分子材料的研究进展(论文提纲范文)
1 功能高分子材料发展现状 |
1.1 反应型功能高分子材料 |
1.2 光功能高分子材料 |
1.3 电功能高分子材料 |
1.4 生物医用功能高分子材料 |
2 功能高分子材料发展趋势 |
2.1 环境降解高分子材料 |
2.2 形状记忆高分子材料 |
2.3 智能高分子水凝胶 |
3 结束语 |
(6)药物智能控释水凝胶的仿生制备及其生物相容性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 智能水凝胶的研究进展 |
1.2.1 水凝胶及其智能性分类 |
1.2.2 不同响应类型的智能水凝胶 |
1.2.3 不同功能的智能水凝胶 |
1.2.4 智能水凝胶的制备工艺 |
1.3 药物智能控释水凝胶的研究进展 |
1.3.1 缓释控释原理 |
1.3.2 壳聚糖基水凝胶作为药物载体的研究 |
1.3.3 海藻酸钠基水凝胶作为药物载体的研究 |
1.4 水凝胶生物相容性的研究进展 |
1.4.1 浸提液法 |
1.4.2 直接接触法 |
1.4.3 间接接触法 |
1.5 仿生学启示 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 PAAM/CS-ODEX体系智能控释水凝胶的仿生制备及其性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 仿生设计与制备原理 |
2.3 实验材料与方法 |
2.3.1 实验材料 |
2.3.2 实验设备 |
2.3.3 实验方法 |
2.4 BIS含量对形状记忆双网络水凝胶的影响 |
2.4.1 微观形貌分析 |
2.4.2 红外光谱与差热分析 |
2.4.3 溶胀动力学分析 |
2.4.4 力学特性分析 |
2.5 微观结构与形状记忆特性 |
2.5.1 双层仿生智能水凝胶的微观结构特征 |
2.5.2 双层双网络仿生智能水凝胶的溶胀变形特性 |
2.5.3 双层双网络仿生智能水凝胶的形状记忆特性 |
2.6 本章小结 |
第3章 ALG/ALG-PDMAEMA体系智能控释水凝胶的仿生制备及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 仿生制备原理 |
3.3 实验材料与方法 |
3.3.1 实验材料 |
3.3.2 实验设备 |
3.3.3 实验方法 |
3.4 双层双网络结构仿生智能水凝胶的设计与制备 |
3.5 智能控释结构水凝胶的仿生制备及其驱动变形行为 |
3.5.1 智能控释结构水凝胶的仿生制备 |
3.5.2 智能控释仿生结构水凝胶的驱动变形行为 |
3.6 本章小结 |
第4章 仿生智能水凝胶的生物相容性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验设备 |
4.2.3 细胞毒性测试方法 |
4.2.4 溶血性能 |
4.3 生物相容性实验结果及分析 |
4.3.1 细胞形态分析 |
4.3.2 CCK8实验结果分析 |
4.3.3 溶血实验结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 主要研究结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(7)基于形状记忆聚氨酯润湿性调控表面的仿生制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 材料表/界面润湿性基本理论 |
1.2.1 润湿性的含义 |
1.2.2 润湿性经典模型 |
1.3 润湿性调控材料表/界面的研究现状 |
1.3.1 化学方法调控材料表/界面润湿性 |
1.3.2 仿生微结构调控材料表/界面润湿性 |
1.4 形状记忆高分子材料在润湿性调控研究中的应用 |
1.4.1 形状记忆高分子材料的基本概念 |
1.4.2 形状记忆高分子材料调控润湿性界面研究现状 |
第2章 形状记忆聚氨酯及其Fe3O4-NPs改性产品的合成与性能测试 |
2.1 引言 |
2.2 形状记忆聚氨酯(SMPU)合成与检测 |
2.2.1 形状记忆聚氨酯 |
2.2.2 试验试剂及仪器 |
2.2.3 形状记忆聚氨酯的合成 |
2.3 形状记忆聚氨酯的检测 |
2.3.1 形状记忆聚氨酯DSC测试 |
2.3.2 形状记忆聚氨酯傅里叶红外光谱分析 |
2.3.3 形状记忆聚氨酯扫描电子显微镜检测 |
2.3.4 形状记忆聚氨酯机械性能检测 |
2.4 形状记忆聚氨酯的形状记忆特性检测 |
2.4.1 光热转换检测 |
2.4.2 形状记忆性能检测 |
2.5 本章小结 |
第3章 “荷叶效应”与“玫瑰花瓣效应”可逆切换超疏水表面 |
3.1 引言 |
3.2 可逆转换超疏水表面制备与检测 |
3.2.1 试验试剂与仪器 |
3.2.2 纳秒激光仿生微阵列加工技术制备多孔铝模板 |
3.2.3 模板复制法制备形状记忆仿生微阵列表面 |
3.2.4 有机溶剂溶胀法制备可逆转换超疏水表面 |
3.2.5 润湿性可逆转换试验 |
3.3 可逆转换超疏水表面超疏水性能检测与分析 |
3.3.1 表面润湿性检测 |
3.3.2 样品表面阵列尺寸与表面润湿性之间关系的检测与分析 |
3.3.3 润湿性循环次数对样品润湿性能的影响 |
3.4 超疏水表面液滴弹跳试验 |
3.5 自清洁试验 |
3.6 染色性差异试验 |
3.7 本章小结 |
第4章 多孔SMPU可逆切换超疏水表面 |
4.1 引言 |
4.2 材料制备及检测 |
4.2.1 试验试剂及仪器 |
4.2.2 两次模板复制法制备多孔SMPU表面 |
4.2.3 有机溶剂溶胀法制备超疏水表面 |
4.2.4 润湿性可逆转换试验 |
4.3 超疏水性能检测及分析 |
4.3.1 润湿性检测 |
4.3.2 超疏水性能分析 |
4.3.3 超疏水状态与超亲水状态循环次数检测 |
4.4 本章小结 |
第5章 光响应润湿性可逆切换表面 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备及结果检测 |
5.2.1 试验试剂及仪器 |
5.2.2 模板复制法制备柱状仿生微阵列表面 |
5.2.3 有机溶剂溶胀法制备超疏水表面 |
5.2.4 润湿性可逆转换试验 |
5.3 超疏水表面润湿性检测及分析 |
5.3.1 接触角及滚动角检测 |
5.3.2 超疏水可逆转换循环次数检测 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间科研成果 |
致谢 |
(9)基于熔融沉积成型3D打印纤维素/聚乳酸生物质复合材料的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 3D打印技术 |
1.2.1 3D打印技术的原理及分类 |
1.2.2 3D打印聚合物复合材料的研究进展 |
1.2.3 3D打印技术的应用 |
1.3 生物质高分子材料 |
1.3.1 聚乳酸概述 |
1.3.2 天然植物纤维及其聚合物复合材料 |
1.3.3 纳米纤维素及其聚合物复合材料 |
1.4 4D打印技术 |
1.4.1 4D打印技术简介 |
1.4.2 基于4D打印的形状记忆效应 |
1.5 本论文的目的与意义、研究内容及创新点 |
1.5.1 本论文的目的与意义 |
1.5.2 本论文的主要研究内容 |
1.5.3 本论文的创新点 |
第二章 基于3D打印的甘蔗渣纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.2.3 实验方法 |
2.2.4 测试与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 化学处理前后甘蔗渣的理化性质 |
2.3.2 3D打印PLA复合材料的微观形貌 |
2.3.3 3D打印PLA复合材料的力学性能 |
2.3.4 3D打印SCBF/PLA复合材料的结晶性能 |
2.3.5 3D打印SCBF/PLA复合材料的热稳定性能 |
2.3.6 打印方式对3D打印SCBF/PLA复合材料拉伸性能的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 纤维素纳米晶-有机蒙脱土杂化纳米粒子的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 实验方法 |
3.2.4 测试与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 水悬浮液观察 |
3.3.2 微观形貌 |
3.3.3 表面元素分析 |
3.3.4 化学结构 |
3.3.5 杂化机理分析 |
3.3.6 热稳定性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于3D打印的纤维素纳米晶-有机蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验仪器与设备 |
4.2.3 实验方法 |
4.2.4 测试与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 3D打印PLA纳米复合材料的力学性能 |
4.3.2 3D打印PLA纳米复合材料的微观形貌 |
4.3.3 3D打印PLA纳米复合材料的非等温结晶和熔融行为 |
4.3.4 3D打印PLA纳米复合材料的等温熔融结晶行为 |
4.3.5 3D打印PLA纳米复合材料的耐热性能 |
4.3.6 3D打印PLA纳米复合材料的热稳定性能 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于3D打印的聚乳酸/聚己内酯共混物热响应形状记忆性能的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 实验仪器与设备 |
5.2.3 实验方法 |
5.2.4 测试与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 不同质量配比的3D打印PLA/PCL共混物的形状记忆性能 |
5.3.2 PLA/PCL共混物的结晶与熔融行为 |
5.3.3 3D打印PLA/PCL共混物的动态机械性能 |
5.3.4 PLA/PCL共混物打印线材及其3D打印试样的微观形貌 |
5.3.5 变形温度对PLA/PCL共混物形状记忆性能的影响 |
5.3.6 编程应力对PLA/PCL共混物形状记忆性能的影响 |
5.3.7 PLA/PCL共混体系的热响应SME机理 |
5.3.8 3D打印参数对PLA/PCL共混物形状记忆性能的影响 |
5.3.9 成型方式对PLA/PCL共混物形状记忆性能的影响 |
5.3.10 基于PLA/PCL50的3D打印制品的热响应形状记忆行为 |
5.4 本章小结 |
第六章 杂化纳米粒子对聚乳酸/聚己内酯复合材料循环形状记忆性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 实验原料 |
6.2.2 实验仪器与设备 |
6.2.3 实验方法 |
6.2.4 测试与表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 PCL-diol的改性机理 |
6.3.2 PCL-NCO的结构表征 |
6.3.3 3D打印PCL-NCO改性PLA/PCL共混物的循环形状记忆性能 |
6.3.4 PLA/PCL/CNC-OMMT纳米复合材料的微观形貌 |
6.3.5 PLA/PCL/CNC-OMMT纳米复合材料的热性能 |
6.3.6 3D打印PLA/PCL/CNC-OMMT纳米复合材料的动态机械性能 |
6.3.7 3D打印PLA/PCL/CNC-OMMT纳米复合材料的循环形状记忆性能 |
6.3.8 基于PN4-0.5的3D打印制品的热响应循环形状记忆行为 |
6.3.9 3D打印PLA/PCL/CNC-OMMT纳米复合材料的力学性能 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(10)个性化杜仲胶运动护具防护性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 国内外运动护具研究现状 |
1.2.2 运动护具防护性能的检测方法和评价标准 |
1.2.2.1 针对动态冲击的防护性能检测方法 |
1.2.2.2 针对准静态动力学的防护性能检测方法 |
1.2.3 高性能材料在运动防护产品上的应用研究 |
1.3 杜仲胶作为运动护具防护材料的可行性分析 |
1.3.1 杜仲介绍 |
1.3.2 杜仲胶形状记忆材料的研究进展 |
1.3.3 杜仲胶作为运动护具防护材料的潜在优势 |
1.4 课题的主要研究内容、意义和创新点 |
第二章 实验方案与表征方法 |
2.1 实验原料与仪器设备 |
2.1.1 主要原材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 实验方法与过程 |
2.2.1 材料的防护性能测试方法比较 |
2.2.1.1 压缩回复实验 |
2.2.1.2 高速力学检测 |
2.2.1.3 基于人体疼痛感的护具防护性能评价探究 |
2.2.2 实验样品制备工艺 |
2.2.2.1 纯材料的防护性能测试样品制备 |
2.2.2.2 杜仲胶材料的试验样品制备 |
2.2.2.3 杜仲胶微球发泡体系的配方设计和样品制备 |
2.2.2.4 运动防护产品的比较测试与样品制备 |
2.3 性能测试与表征手段 |
第三章 结果与讨论 |
3.1 运动过程中护具的受力状态分析 |
3.2 纯高分子材料的防护性能研究 |
3.2.1 纯高分子材料的拉伸性能测试 |
3.2.1.1 橡胶材料的拉伸性能测试 |
3.2.1.2 塑料材料以及杜仲胶的拉伸性能测试 |
3.2.2 纯高分子材料的压缩回复试验 |
3.2.2.1 压缩回复实验测试原理 |
3.2.2.2 橡胶材料的压缩回复试验 |
3.2.2.3 塑料材料和杜仲胶的压缩回复试验 |
3.2.3 纯高分子材料的高速力学检测 |
3.2.3.1 高速力学检测测试原理 |
3.2.3.2 橡胶材料的高速力学检测 |
3.2.3.3 塑料材料和杜仲胶的高速力学检测 |
3.3 杜仲胶材料发泡体系的性能研究 |
3.3.1 热膨胀物理微球的发泡机理与基本特征 |
3.3.2 热膨胀物理微球对杜仲胶硫化性能的影响 |
3.3.3 杜仲胶发泡体系的力学性能分析 |
3.3.4 杜仲胶发体系的扫描电镜分析 |
3.3.5 杜仲胶发泡体系的准静态压缩性能分析 |
3.3.6 杜仲胶发泡体系的高速力学检测 |
3.4 硫磺对杜仲胶发泡材料性能的影响 |
3.4.1 不同硫磺用量下杜仲胶发泡胶的硫化曲线 |
3.4.2 不同硫磺用量下杜仲发泡胶的力学性能分析 |
3.4.3 不同硫磺用量下杜仲发泡胶的微观形貌 |
3.4.4 不同硫磺用量下杜仲发泡胶的准静态压缩性能分析 |
3.4.5 不同硫磺用量下杜仲发泡胶的高速力学检测 |
3.4.6 不同硫磺用量下杜仲发泡胶的DSC分析 |
3.5 以温度为变量的杜仲胶防护性能研究 |
3.5.1 不同温度下杜仲胶的结晶性能分析 |
3.5.2 不同温度下杜仲胶的高速力学检测 |
3.5.3 个性化高抗冲杜仲胶材料的防护模型 |
3.6 市面上常见运动护具产品的防护性能比较 |
3.6.1 高速力学检测系统的冲击力随冲击角度的变化关系 |
3.6.2 三种运动护具产品的高速力学检测 |
3.6.3 运动护具与人体接触面积对冲击防护性能的影响 |
3.6.4 基于人体疼痛感的冲击防护性能评价 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及已发表学术论文 |
作者及导师简介 |
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
四、形状记忆功能高分子材料的研究现状(论文参考文献)
- [1]基于蝉翼圆顶锥形阵列结构的减反射功能表面仿生原理与制备技术[D]. 王泽. 吉林大学, 2021
- [2]含动态二硫键的有机硅树脂乳液对棉织物的弹性整理研究[D]. 邓爽. 东华大学, 2021(01)
- [3]多响应形状记忆聚合物复合薄膜的制备及性能研究[D]. 卢骏. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]聚氨酯弹性体的合成及其温度敏感性[D]. 李廷廷. 青岛科技大学, 2021(02)
- [5]功能高分子材料的研究进展[J]. 韩超越,候冰娜,郑泽邻,徐文静,沈惠玲,李征征. 材料工程, 2021(06)
- [6]药物智能控释水凝胶的仿生制备及其生物相容性研究[D]. 周升柱. 吉林大学, 2020(03)
- [7]基于形状记忆聚氨酯润湿性调控表面的仿生制备及其性能研究[D]. 邵艳龙. 吉林大学, 2020(01)
- [8]4D打印——智能构件的增材制造技术[J]. 史玉升,伍宏志,闫春泽,杨潇,陈道兵,张策,苏彬,宋波,李中伟,庞盛永,文世峰,梁波,赵清亮,贺健康,张述泉,温银堂. 机械工程学报, 2020(15)
- [9]基于熔融沉积成型3D打印纤维素/聚乳酸生物质复合材料的制备及性能研究[D]. 刘灏. 华南理工大学, 2020(01)
- [10]个性化杜仲胶运动护具防护性能研究[D]. 崔树阳. 北京化工大学, 2020(02)