石墨烯/聚苯胺的合成及其低场电流变性能研究

摘要

电流变（ER）流体通常是由不导电或弱导电固体粒子分散于绝缘液体介质中所组成，当给其施加电场，ER流体能发生从液态到固态的可逆转变等流变行为。ER流体在电场作用下的这种智能行为，使其在智能机器、工程制动等领域具有潜在的发展前景。目前，ER流体在高电场（kV/mm）作用下的电流变性能的研究已取得丰硕的成果，然而高电场强度无疑对被施加电场的器件和ER流体材料的电击穿强度提出了更高的要求，因此探究在低电场作用下即能显示电流变效应的智能流体体系，是电流变技术走向实际应用的必然趋势。
　　本论文主要探究了石墨烯/聚苯胺复合粒子硅油体系在低电场作用下的ER性能。其主要工作如下：
　　1.采用物理和化学两种方法制备了石墨烯（GE和RGO）。然后将苯胺单体分别在GE的N-甲基吡咯烷酮溶液和RGO的乙醇溶液中进行原位聚合，得到GE/PANI和RGO/PANI复合粒子，并对其形貌特征、结构组成、热稳定性等作了综合性表征。
　　2.研究了RGO/PANI和GE/PANI两种硅油体系在低电场强度作用下的ER效应。结果显示，在低至目前普遍采用的电场强度一个数量级的电场下（50～350 V/mm），RGO/PANI和GE/PANI两种流体的剪切应力、粘度、静态屈服应力、储能模量及损耗模量等都随电场强度增大而增强，具有较明显的电致增稠和剪切变稀现象，且静态屈服应力都与电场的二次方呈正比。
　　3.采用了CCJ和Bingham模型对RGO/PANI和GE/PANI两种流体的动态流变曲线进行拟合，结果显示其拟合度（R2）均达到0.999以上，且其动态屈服应力都与电场的二次方呈正比。
　　4.研究了复合材料掺杂态pH、RGO的含量和温度对RGO/PANI复合粒子流体的低场ER效应的影响。结果显示，RGO/PANI（pH=10）流体的静态屈服应力随电场的升高增加得更快；RGO的含量越高，RGO/PANI流体的剪切应力越大；随温度升高，RGO/PANI流体的剪切应力在一定剪切速率范围内增加。

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第1章 综述

1.1 引言

1.2 电流变流体材料

1.3 石墨烯概述

1.4 石墨烯/聚苯胺复合材料

1.5 本论文的研究思路及目的

第2章 石墨烯/聚苯胺复合粒子的合成及其表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 石墨烯/聚苯胺复合粒子的表征

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第3章 石墨烯/聚苯胺复合材料的低场电流变性能研究

3.1 引言

3.2 电流变流体的制备与测试

3.3 结果与讨论

3.4 电流变效应的影响因素

3.5 本章小结

第4章 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

附录（攻读学位期间发表及完成论文目录）