光热响应型改性纳米LCE膜的制备及其电磁性能研究

摘要

随着科学技术的日益发展，电磁波已在广播、雷达、移动通讯、电子加热、磁疗等多个领域得到了广泛地应用，也不可避免的给人们带来各类电磁波的伤害。因此，研究电磁波简单易行的检测方法很有必要。环境响应性聚合物是一类能够对外界环境的变化做出响应产生相应的物理结构和化学性质变化的高分子，其中液晶弹性体可在刺激下通过改变液晶基元的排列而产生形状的变化。本课题将液晶弹性体分别与石墨烯和四氧化三铁进行复合，制备出可见光和微波响应型液晶弹性体薄膜，实现对电磁波进行检测。本论文主要研究成果如下:
　　(1)首先分别合成了液晶基元4-甲氧基苯基-4-（1-丁烯氧基）苯甲酸酯(MBB)、交联剂1，4壬链烯烃氧基苯(11UB)和4-甲氧基-1-丁烯氧基酚(MOCH3)，与主链聚硅氧烷(PMHS)聚合得到热响应型液晶弹性体（LCE薄膜）作为基础材料，再掺杂低温基团(MO CH3)，探究低温基团MOCH3对热响应型LCE薄膜相变温度(TNI)的影响。未掺杂MOCH3的热响应LCE薄膜与掺杂MOCH3的热响应LCE薄膜对比，两种薄膜热致收缩幅度都为32.5％左右，但掺杂MOCH3的LCE薄膜在40℃开始形变并在70℃时完成形变，而未掺杂MOCH3的LCE薄膜在60℃才开始收缩并在95℃左右完成最大形变。
　　(2)可见光作为电磁波其中的一种，石墨烯可以有效地吸收并将光能转换成热能，因此在热响应型LCE膜中掺杂石墨烯得到可光响应型液晶弹性体(G-LCE薄膜)，对其添加MOCH3，研究其对TNI的影响。研究结果显示:掺杂MOCH3的G-LCE薄膜在12.5万流明光照下便开始发生收缩并在40万流明的光照下完成最大收缩，而未掺杂的G-LCE薄膜在20万流明光照下才开始发生收缩并在55万流明的光照下完成最大收缩。
　　(3)采用回泡的方法在热响应型LCE膜中掺杂Fe3O4纳米粒子得到微波响应型液晶弹性体（Fe3O4/LCE薄膜）和掺杂MOCH3的Fe3O4/LCE薄膜。结果表明:在微波强度一定的条件下，Fe3O4/LCE薄膜随Fe3O4纳米粒子浓度的增大收缩幅度越明显;且掺杂MOCH3的Fe3O4/LCE薄膜可在更低的微波强度下完成最大收缩。
　　制备的G-LCE薄膜和Fe3O4/LCE薄膜可以应用于环境中可见光和微波的检测，这种方法开拓了环境响应性聚合物应用于环境检测中的应用。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 电磁波的危害及检测方法

1．2．1 电磁波及其危害

1．2．2 电磁波现有的检测方法

1．2．3 液晶弹性体

1．3 液晶弹性体的特点及应用

1．3．1 液晶弹性体的性质

1．3．2 热响应型液晶弹性体及其致变形为

1．3．3 光响应型液晶弹性体及其执行变形行为

1．3．4 电磁波响应型液晶弹性体

1．3．5 液晶弹性体的应用

1．4 研究的主要目的、意义和内容

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 研究内容

第2章 实验材料与方法

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 材料表征方法

2．2．4 扫描电子显微镜(SEM)

2．2．5 透射电子显微镜(TEM)

2．2．6 偏光显微镜(POM)

2．2．7 力学实验机

2．2．8 可见光源(Vis)

2．2．9 微波发射源

第3章 热响应型LCE薄膜制备及性能对比

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 交联剂11UB的合成

3．2．2 液晶基元MBB的合成方法

3．2．3 低温基团MOCH3的合成

3．2．4 热响应LCE薄膜的制备

3．2．5 掺杂MOCH3热响应LCE薄膜的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 两种热响应型LCE薄膜的表征

3．3．2 热响应型LCE薄膜的热致动性能分析

3．4 本章小结

第4章 可见光响应型LCE薄膜的制备及性能对比

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．2 掺杂MOCH3的可见光响应型G-LCE薄膜的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 两种可见光响应型LCE薄膜的表征

4．3．2 可见光响应型G-LCE薄膜的光致动性能分析

4．4 本章小结

第5章 微波响应型LCE薄膜的制备及性能对比

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．2 掺杂MOCH3的微波响应型Fe3O4／LCE薄膜的制备

5．3 结果与讨论

5．3．1 微波响应型LCE薄膜表征及其制动性能

5．3．2 Fe3O4／LCE复合薄膜的致动性能分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间获得的成果

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