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超弹、大孔、聚苯乙烯调控的石墨烯凝胶用作灵敏的传感器

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超弹、大孔、聚苯乙烯调控的石墨烯凝胶用作灵敏的传感器

中国化学会第30届学术年会-第三十九分会：纳米碳材料

作者：张盼盼吕凌霄程志华梁媛周秦汉赵扬曲良体北京理工大学

基于石墨烯的三维（3D）聚合物/石墨烯气凝胶具有优良的机械性能是其广泛应用的关键。因为聚合物在石墨烯溶液中差的分散性和兼容性,制备这样的聚合物/石墨烯气凝胶仍然是具有挑战性的。本文在表面活性剂的帮助下采用直接冻干自组装的... 详细信息

基于石墨烯的三维（3D）聚合物/石墨烯气凝胶具有优良的机械性能是其广泛应用的关键。因为聚合物在石墨烯溶液中差的分散性和兼容性,制备这样的聚合物/石墨烯气凝胶仍然是具有挑战性的。本文在表面活性剂的帮助下采用直接冻干自组装的方法成功制备了多孔、轻质、超弹（80%）和高强度（80k Pa）三维聚苯乙烯/石墨烯气凝胶（MPS-GAs）。同时所制备的MPS-GAs具有优异的电化学性能、循环稳定性和灵敏的电阻响应,在驱动器、弹性导体、压力传感器和可穿戴器件方面有很好的应用前景。

关键词：超弹大孔聚苯乙烯调控石墨烯气凝胶传感器

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超弹Ni-Ti合金的机敏磨损机理

超弹Ni-Ti合金的机敏磨损机理

在直丝矫治器中使用磁体、超弹螺簧治疗后邻面牙槽骨的高度变化

第七届全国摩擦学大会

作者：徐久军王立民严立大连海事大学材料工艺研究所大连海事大学材料工艺研究所大连海事大学材料工艺研究所

因应力诱发马氏体相变,超弹态NiTi合金的弹性变形量增加了1～2个数量级,导致磨损行为发生了很大的变化．阐述了超弹态Ni-Ti合金的机敏磨损机理,并采用有限元法作了定量研究．结果表明法向位移载荷相同时,最大Von Mises塑性应变随着材料... 详细信息

因应力诱发马氏体相变,超弹态NiTi合金的弹性变形量增加了1～2个数量级,导致磨损行为发生了很大的变化．阐述了超弹态Ni-Ti合金的机敏磨损机理,并采用有限元法作了定量研究．结果表明法向位移载荷相同时,最大Von Mises塑性应变随着材料伪弹性的增加呈对数规律减少,而最大Von Mises弹性应变则随着材料伪弹性的提高以接近对数规律增加．载荷与材料的超弹性之间有最佳匹配关系,伪弹性大的合金表现出的机敏特性更明显．对高度呈正态分布的多微凸体,较高的超弹SMA微凸体产生较大的弹性下沉,以较大的弹性接触面积来分担法向压力,从而使每个微凸体的接触应力减小,大大减小塑性应变．超弹态NiTi合金的这种机敏摩擦学行为可以有效地减少材料的磨损．

关键词：超弹 Ni-Ti合金机敏磨损行为机敏磨损机理有限元

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中华口腔正畸学杂志 1997年第4期13卷 186-186页

作者：杨凯

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液态金属多功能超弹纤维的制备及其性能研究

液态金属多功能超弹纤维的制备及其性能研究

作者：杨欣苏州大学

学位级别：硕士

柔性电子可穿戴设备和智能纺织品概念的提出,引领人们步入了一个新的纺织品时代。纺织品的智能化和多功能化已受到学者们的广泛关注。然而,现如今对智能纺织品的研究大多集中在后整理阶段,如通过涂覆、沉积等方式让织物与功能材料结合,... 详细信息

柔性电子可穿戴设备和智能纺织品概念的提出,引领人们步入了一个新的纺织品时代。纺织品的智能化和多功能化已受到学者们的广泛关注。然而,现如今对智能纺织品的研究大多集中在后整理阶段,如通过涂覆、沉积等方式让织物与功能材料结合,使织物获得某些特定的功能。但是这类后整理方式不可避免地会影响织物的柔韧性、水洗性、耐久性等。故在纤维层面赋予其智能和功能变得愈发重要。本文从“预制件-热拉伸”法这一新兴纤维制备方式出发,以聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）和液态金属（镓铟锡低温合金）为基础材料,设计制备了一种液态金属超弹纤维;基于此纤维开发了一种纤维传感器,并对其结构及性能进行研究和表征;此外,对液态金属进行铁掺杂改性,赋予纤维磁控性能;最后,结合纤维的超弹性,挖掘其在电磁感应发电和温度管理领域的潜力。本论文主要研究内容如下:（1）本文首先分析了 SEBS原料的流动性能,优选出适合“预制件-热拉伸”法制备纤维的材料,将其与液态金属相结合,设计制备了一种液态金属超弹纤维。测试并表征其各项性能,制得的纤维具有良好的机械性能、超强的弹性及优异的耐机械疲劳性能,纤维断裂应变在600%以上,断裂应力超4 MPa,且纤维不同截面结构对应力应变影响较小,较之常用的其他材料优势明显,十分适合制作高性能传感器。（2）通过对液态金属进行铜掺杂改性,提高其电导率,并制备了一种纤维形机械传感器。研究了该传感器在不同模式下的传感机理,表征其基本性能,分析各项因素对其传感性能的影响。此外,设计制备了一种多纤维集成的机械传感器,探讨不同结构对传感器的性能影响,分析性能差异产生的原因,并测试其耐疲劳性能。最终得出结论——加捻结构的多纤维集成传感器拥有更好的刺激响应灵敏度。（3）挖掘液态金属超弹纤维在多领域的潜力,扩展其应用范围,赋予其多功能属性。基于制备的液态金属超弹纤维,首先探索其在软体机器人领域的应用前景,通过对液态金属掺杂铁元素的方式,赋予液态金属纤维磁性。使用强磁场极化该纤维后,使其获得无接触磁控的功能,并测试表征相关数据;其次,发挥纤维高电导率的特性,将其与电磁感应相结合,提出了一种便携式电源的思路,研究了纤维作电磁感应线圈时磁场速度、线圈形状、纤维弹性变形及匝数与输出电压的关系;最后,充分发挥纤维超弹性的特性,测试了其在恒流电源下,拉伸应变对纤维电热性能的影响,并提供了一种无需外部可调电源即可调节温度的智能纺织品的设计思路。本课题从材料选择、材料改性着手,设计制备了一种液态金属多功能超弹纤维,其满足可穿戴设备对柔性和机械性能的基本要求,可直接用于织造,且拥有巨大的功能化空间。期望本文的研究能为智能纤维的开发提供一些新思路。

关键词：液态金属智能纤维超弹传感器热拉伸

基于Pickering乳液的石墨烯纳米带气凝胶制备及性能

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新型炭材料 2019年第4期34卷 358-366页

作者：胡晓静赵宗彬刘洋张涵梁菁菁邱介山大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁省能源材料化工重点实验室

采用纳米碳管液相氧化开壁技术制备氧化石墨烯纳米带,以氧化石墨烯纳米带为前驱体,Pickering乳液为模板,聚醚胺(D400)为助剂和交联剂,制备孔径均匀可控的石墨烯纳米带气凝胶。采用光学显微镜、电子显微镜对乳液的形貌、粒径及气凝胶微... 详细信息

采用纳米碳管液相氧化开壁技术制备氧化石墨烯纳米带,以氧化石墨烯纳米带为前驱体,Pickering乳液为模板,聚醚胺(D400)为助剂和交联剂,制备孔径均匀可控的石墨烯纳米带气凝胶。采用光学显微镜、电子显微镜对乳液的形貌、粒径及气凝胶微观结构进行表征,研究乳液模板对石墨烯纳米带气凝胶结构和性质的影响。结果表明,在乳液水油比为7∶1时,所得气凝胶具有均匀的孔结构、优异的可压缩性能,在应变50%的情况下,压缩1000次后仍能恢复。当应变增大到95%时,循环50次依然能恢复原状。该气凝胶具有良好的压阻特性,气凝胶的电阻与形变之间有良好的线性对应关系,且与压缩速率无关。

关键词：石墨烯纳米带气凝胶 Pickering乳液超弹可压缩性压阻特性

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橡胶减震器材料时变蠕变力学行为研究

舰船科学技术 2021年第1期43卷 95-101页

作者：马永赵世平卢丙举冷鼎鑫中国船舶集团有限公司第七一三研究所河南郑州450015 河南省水下智能装备重点实验室河南郑州450015 中国海洋大学机械电子工程学院山东青岛266003

橡胶减震器在使用过程中呈现时变蠕变特性,影响其工作性能及使用寿命。基于超弹力学及损伤力学理论,建立橡胶材料考虑损伤效应的唯象蠕变本构模型;根据试验结果,识别模型关键参数,开展材料本构模型与有限元模拟的相容性研究,构建橡胶减... 详细信息

橡胶减震器在使用过程中呈现时变蠕变特性,影响其工作性能及使用寿命。基于超弹力学及损伤力学理论,建立橡胶材料考虑损伤效应的唯象蠕变本构模型;根据试验结果,识别模型关键参数,开展材料本构模型与有限元模拟的相容性研究,构建橡胶减震器非线性时变蠕变数值模拟方法。采用Von Mises屈服准则来评估橡胶材料的蠕变残余变形,发展一种考虑永久变形的修正蠕变本构模型。研究成果可为橡胶减震器的时变性能分析及寿命预测提供理论基础。

关键词：减震器本构模型蠕变超弹非线性数值模拟

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阻燃高弹超细纤维海绵的可控制备及其吸声性能研究

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阻燃高弹超细纤维海绵的可控制备及其吸声性能研究

作者：白汶亚东华大学

学位级别：硕士

随着交通、航空、工业生产的迅猛发展,由其导致的噪声污染问题日趋严重,使得噪声污染成为与大气污染、水污染并列世界三大环境污染问题之一。长时间在噪音中生活和工作会导致躁狂、失眠、心脏病、永久性听力损失等一系列问题的出现,不... 详细信息

随着交通、航空、工业生产的迅猛发展,由其导致的噪声污染问题日趋严重,使得噪声污染成为与大气污染、水污染并列世界三大环境污染问题之一。长时间在噪音中生活和工作会导致躁狂、失眠、心脏病、永久性听力损失等一系列问题的出现,不仅对人类的生理和心理健康带来双重危害,还会让社会经济遭受重创。因此,研发高效的吸音降噪材料已成为各国的当务之急。纤维吸声材料因其吸声频带宽、结构可调性好、成本低等优势,在交通、建筑等行业的降噪应用中处于主导地位。然而,传统的纤维类吸音材料纤维直径较粗,使用时通常通过叠加多层材料才能达到需要的吸声效果,导致了材料总体重量的大幅度上升,无法契合飞机、航天器等应用场景对材料高效吸音且轻量化的要求。静电纺纤维材料拥有纤维直径小、比表面积大、孔径小及孔道弯度大等优点,可有效提高所制备材料的吸声性能。然而,传统的静电纺纤维材料一般是致密的纤维膜,厚度较小(超细纤维海绵,探究了前驱体纺丝溶液浓度和环境相对湿度对纤维形貌和性能、纤维集合体蓬松结构的影响。实验结果显示,当PEI聚合物浓度为20wt%、环境相对湿度为85%时,制备所得的PEI超细纤维海绵的平均纤维直径约为4μm,孔隙率高达99.48%,体积密度低至9mg cm。为了赋予纤维海绵优异的拉伸机械性能,本文在纺丝原液中引入弹性聚氨酯(PU),并进一步探索了PU添加量对纤维海绵力学性能的增强机制。结果显示,当PU添加量为8wt%时,纤维海绵便具有较高的拉伸断裂应力和应变,在几乎不发生任何损毁的情况下,可将自身质量10000倍的砝码拉升起来,能够满足实际应用中对吸音材料的力学需求。为了进一步提高纤维海绵的压缩性能,我们通过引入异氰酸酯(BIP)结合原位交联技术,最终获得了具有优异压缩回弹性和耐疲劳性能的PEI/PU超细纤维海绵。它在被重量为500g的砝码压缩5min后能够立马恢复至初始状态且几乎不发生任何形变,而且材料在经历1000次较大应变(60%)循环压缩后,仅仅产生4%的塑性形变,展现出了优越的压缩回弹性和耐疲劳性能。本课题还对PEI/PU超细纤维海绵的阻燃性能和吸音性能进行了系统的测试,并与市售商用吸音絮片的阻燃、吸音性能进行了对比与分析。实验结果显示,PEI/PU超细纤维海绵在燃烧时不会产生烟雾和熔滴,火源移开后便自行熄灭,且不存在续燃和阴燃现象。材料的极限氧指数为26.1%,垂直燃烧测试后样品损毁长度为72.62mm,与商用吸音材料相比表现出了优异的阻燃性能。此外,PEI/PU超细纤维海绵还表现出了轻量化的特点和优异的吸声性能,当材料的体积密度为9mg cm,厚度为30mm时,其降噪系数便可达到0.51。且该纤维海绵对白噪声和空压机产生的低频噪音也有较好的吸收能力,能够满足多种环境的吸音降噪要求。PEI/PU超细纤维海绵的成功制备为今后设计吸声材料提供了新的思路,具有十分深远的现实意义。

关键词：静电纺丝纤维海绵阻燃超弹吸音降噪

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基于自组装三维石墨烯功能材料及性能研究

基于自组装三维石墨烯功能材料及性能研究

作者：张盼盼北京理工大学

学位级别：硕士

石墨烯是sp杂化单原子层的二维晶体,具有优异的机械强度(1.1 TPa)、快的电子传导速率(106 S cm)和高的导热性(5300 W m K),兼具高比表面积(2600 mg)、高透明度(97.7%)、结构稳定等,近年来引起了科学研究人员的广泛关注。本论文以石墨烯... 详细信息

石墨烯是sp杂化单原子层的二维晶体,具有优异的机械强度(1.1 TPa)、快的电子传导速率(106 S cm)和高的导热性(5300 W m K),兼具高比表面积(2600 mg)、高透明度(97.7%)、结构稳定等,近年来引起了科学研究人员的广泛关注。本论文以石墨烯为基础材料,开展对自组装三维(3D)石墨烯功能材料及性能研究,发掘其在压力传感器、超疏水材料和太阳能水清洁等方面的应用。研究成果如下:在第一项工作中,我们采用加入表面活性剂改变溶液表面张力的方法,在高速搅拌的情况下使聚苯乙烯均匀的分散在石墨烯溶液里。通过石墨烯和聚合物的组装、冷冻干燥和热处理的方法,制备出轻质、大孔和超弹的3D聚苯乙烯/石墨烯气凝胶,并对其机械性能进行测试,探索其在压力传感器方面的应用。结果表明,所制备的3D聚苯乙烯/石墨烯气凝胶具有优异的机械性能,在压缩80%的情况下压力可以达到80kPa,同时具有非常优异的电化学性能。制备的压力传感器具有很高的压缩稳定性和灵敏度,在压力传感器、弹性导体和可穿戴器件方面具有很好的应用前景。在第二项工作中,我们首次制备了3D聚苯乙烯/石墨烯胶囊结构泡沫,并对其压缩性能、压力传感器和粘性超疏水等方面的性能进行研究。结果表明,所制备的聚苯乙烯/石墨烯胶囊结构泡沫表现出优于一般商业泡沫的机械性能,最大压缩程度可以达到95%,压力达到165 kPa。由于胶囊结构的存在,聚苯乙烯/石墨烯泡沫在较低的压力范围内(0.9595 Pa)表现出非常高的压力传感灵敏度(ca.1.83 kPa)。同时,由于聚苯乙烯的修饰和独特的胶囊结构的存在,制备的3D石墨烯泡沫具有很好的粘性超疏水性能,并在水清洁、污水处理和水滴转移等方面具有潜在的应用价值。在第三项工作中,我们采用简单可行的方法首次大规模制备了石墨烯片垂直取向的薄膜材料(VA-GSM)。通过氧气等离子体刻蚀使VA-GSM具有很好的亲水性,结合垂直取向的水通道,便于水分子的逃离。同时VA-GSM展现出优异的光吸收和光热转换能力。采用太阳能对制备的VA-GSM进行水蒸气产生进行测试,在4 kW m光强度下太阳能转化效率高达90.6%,优于之前所报道的很多工作。随后利用VA-GSM进行太阳能海水、浓酸浓碱和重金属溶液的水净化,离子去除率都高达99.1%。相比纳米过滤膜,反渗透膜和电渗透等水净化技术,利用VA-GSM太阳能水清洁具有更低的消耗、更高的离子去除率和低的操作压力。

关键词：自组装聚苯乙烯三维石墨烯泡沫超弹压力传感器海水淡化和水清洁

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Au Cd合金的伪弹性

南京大学学报(自然科学版) 1988年第2期 252-255页

作者：张志方沈惠敏王业宁南京大学物理系南京大学物理系

用IMP44微型万能拉伸仪研究了AuCd合金的伪弹性,並作了相应的内耗和电阻实验。实验结果表明不仅AuCd合金的含量变化可以改变AuCd合金的马氏体结构,而且热循环也能影响马氏体结构。此外,本文还讨论了伪弹性和模量的关系。

关键词：伪弹性铁弹超弹内耗