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石墨烯和氧化石墨烯的制备及力学性能研究

作　者: 任虎鸣
导　师: 张平
学　校: 湘潭大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 石墨烯氧化石墨烯多孔结构杂化薄膜 Gibson公式
分类号: TQ127.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文采用化学法制备了宏量graphene，并在graphene的应用方面进行了一些研究。采用简单的溶剂蒸发法制备了杂化的石墨烯/二氧化钛(graphene/TiO2)柔性薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、充放电测试仪等对柔性薄膜的形态、结构和电化学性能进行了表征。采用真空冷冻干燥技术制备了超轻多孔氧化石墨烯(GO)纳米结构。分别对不同密度的GO泡沫进行了不同应变率的单轴压缩实验，研究了密度和应变率对应力-应变曲线的影响。单轴压缩测试表明GO多孔结构具有很好的弹性，经过300次以上的循环后仍能回复到初始长度。研究还发现该多孔结构的力学性能表现出良好的湿度相依性。采用经典Gibson蜂窝模型公式对GO多孔结构的弹性模量计算公式进行了理论推导，最后就结构参数对蜂窝模型弹性模量的影响进行了分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 引言  8
  1.2 Graphene 的由来  8-9
  1.3 Graphene 和 GO 的结构  9-10
  1.4 Graphene 的性质  10-13
    1.4.1 电学性能  10-11
    1.4.2 力学性能  11
    1.4.3 光学性能  11-12
    1.4.4 热导性能  12-13
  1.5 Graphene 的制备  13-15
    1.5.1 机械剥离法  13-14
    1.5.2 化学气相沉积法  14
    1.5.3 化学氧化还原法  14-15
    1.5.4 外延生长法  15
    1.5.5 其他制备方法  15
  1.6 Graphene 的应用  15-17
    1.6.1 能源转化与储存  15-17
    1.6.2 复合材料  17
    1.6.3 其他应用  17
  1.7 本文主要研究内容  17-19
第2章 Graphene/TiO_2柔性电极的制备与性能  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 实验部分  19-21
    2.2.1 Graphene/TiO_2的制备  20-21
    2.2.5 Graphene/TiO_2杂化薄膜的制备  21
    2.2.6 Graphene/TiO_2杂化薄膜的表征  21
  2.3 结果与讨论  21-26
    2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）  23
    2.3.2 X 射线衍射分析（XRD）  23-25
    2.3.3 原子力显微镜(AFM)  25-26
    2.3.4 电化学性能测试  26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 GO 泡沫的制备及其力学性能  27-36
  3.1 引言  27-28
  3.2 实验部分  28
    3.2.1 GO 溶液和泡沫的制备  28
    3.2.2 GO 泡沫的表征  28
    3.2.3 GO 泡沫循环压缩实验  28
  3.3 结果和分析  28-35
    3.3.1 原子力显微镜(AFM)  28-29
    3.3.2 傅立叶红外分析(FTIR)  29-30
    3.3.3 扫描电子显微镜(SEM)  30-31
    3.3.4 GO 泡沫循环压缩力学性能  31-33
    3.3.5 GO 泡沫最大压缩载荷的湿度相依性  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 GO 泡沫压缩力学性能及弹性性能预测  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 GO 泡沫压缩性能测试  36-39
    4.2.1 试验方法  36
    4.2.2 结果分析  36-39
  4.3 GO 泡沫共面弹性模量的理论预测  39-45
    4.3.1 GO 泡沫结构  39-40
    4.3.2 蜂窝材料等效参数的 Gibson 公式  40-41
    4.3.3 GO 泡沫共面弹性模量的计算  41-45
  4.4 本章小结  45-47
第5章结论与展望  47-49
  5.1 结论  47
  5.2 展望  47-49
参考文献  49-54
致谢  54-55
在学期间发表的学术论文及研究成果  55

石墨烯和氧化石墨烯的制备及力学性能研究

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