本课题重点研究了石墨烯基材料结构调控对其形貌及其复合材料机械性能的影响。 通过原位聚合法制备了不同含量（0。5、1、2、3wt%）刚性氧化石墨烯纳米片（r-GONP）

/环氧树脂复合材料和柔性氧化石墨烯纳米片（f-GONP）/环氧树脂复合材料。利用透射 电子显微镜、场发射扫描电子显微镜观测试样的微观形貌，发现 r-GONPs 呈板材状，表 面光滑，平均厚度λ=34nm（5-52nm），平均横向尺寸 L=17μm（3-30μm）；f-GONPs 表面折痕较多，λ=7nm（3-13nm），L=19μm（10-34μm）。结合厚度数据发现，GONPs 会随着λ的减小由刚性向柔性转变。傅里叶变换红外光谱分析发现 r/f-GONPs 都含羟基（-OH），但 f-GONPs 含有羧基和更多的（-OH），这些官能团可以促进 r/f-GONPs 与基 体之间的化学作用。采用纳米压痕法分析试样的机械性能，结果表明随着 r-GONPs 含量 的增加，试样的硬度和弹性模量都有所提高，当含量为 3wt%时硬度与弹性模量均为纯环 氧树脂的两倍；f-GONPs 会降低试样的力学性能，其硬度与弹性模量均低于纯环氧树脂。 进一步研究表明，r-GONP/环氧树脂界面的强度较高，能够增强其力学性能；f-GONP/环 氧树脂界面较为脆弱，导致其力学性能相对较差。73782

毕业论文关键词 氧化石墨烯 环氧树脂 复合材料 纳米压痕 机械性能

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Research on the Effect of Adjustment and Control of Structure in Graphene Based Materials on Its Morphology and Mechanical Property

Abstract

This paper focused on the research of how r-GONPs and f-GONPs affect in the mechanical properties of epoxy resin matrix composites。(0。5 、 1 、 2 、 3wt% ） r-GONP/epoxy composite and (0。5、1、2、3wt%)f-GONP/epoxy composite were prerared by in-situ polymerization。The samples were observed by TEM and FESEM。 Results showed that the morghology of r-GONPs was plate shape and smooth,with λ=34nm

（5-52nm）and L=17μm（3-30μm）;the morghology of f-GONPs was wrinkled,with λ

=7nm（3-13nm）,L=19μm(10-34μm)。This implied that the stiffness of samples would be strengthen as λ increased。FTIR spectra showed that both r/f-GONPs have -OH groups,but f-GONPs also have C=O groups and more -OH groups than r-GONPs,which can promote chemical interaction between r/f-GONPs and the substrate。 Nanoindentation showed that hardness(H) and elasticity modulus(Er) follow a sequence:r-GONP/epoxy composites>epoxy>f-GONP/epoxy composites and r-GONP/epoxy composites >epoxy> f-GONP/epoxy composites,respectively。H and Er would increase with increasing of the r-GONPs loading。H of 3wt%r-GONP/epoxy is twice more of the epoxy。 H and Er would decrease with increasing of the f-GONPs loading。The results could be ascribed to a strong r-GONP/epoxy interface and a poor f-GONP/epoxy interface。

Keywords graphene oxide  epoxy  composite  nanoindentation  mechanical property

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目 次

1 绪论 1

1。1 前言 1

1。2 石墨烯材料的概述 1

1。3 石墨烯/聚合物复合材料的制备方法 5

1。4