亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能

        2022-03-03 07:38:40胡文婷
        液晶與顯示 2022年2期
        關(guān)鍵詞:斷裂強(qiáng)度彈性體液晶

        侯 燚, 胡文婷, 王 猛, 楊 洪

        (東南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,江蘇 南京 211189)

        1 引 言

        液晶彈性體(Liquid Crystal Elastomer, LCE),是液晶聚合物經(jīng)過適度交聯(lián)后,可以在其液晶態(tài)或各向同性態(tài)表現(xiàn)出彈性的一類高分子材料[1-2]。作為一類新型的智能材料,液晶彈性體結(jié)合了彈性體和液晶材料的彈性、各向異性等特點(diǎn),具有獨(dú)特的雙向形狀記憶功能[3-5]。當(dāng)受到外界條件(熱、光、電、磁、pH、濕度等)刺激時(shí),液晶彈性體的相態(tài)或分子結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變化,進(jìn)而改變液晶基元的排列順序,導(dǎo)致整個(gè)材料本身發(fā)生一定的宏觀形變(收縮、彎曲、扭曲等),當(dāng)移除外界刺激后,液晶彈性體又可以恢復(fù)到初始狀態(tài)。這種獨(dú)特的雙向形狀記憶功能使得液晶彈性體在人造肌肉、軟體機(jī)器人等智能仿生材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[6-18]。

        近年來,基于光熱轉(zhuǎn)換的光響應(yīng)液晶彈性體逐漸引起科學(xué)家的興趣。在液晶彈性體體系中摻雜光熱轉(zhuǎn)換試劑,在一定波長(zhǎng)的光照射下,光能被光熱轉(zhuǎn)換試劑吸收后,一部分能量以光子的形式釋放,另一部分則轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽挂壕椥泽w的溫度提升到清亮點(diǎn)之上,完成液晶相到各向同性相的轉(zhuǎn)變,從而實(shí)現(xiàn)液晶彈性體的光致形變[19-20]。光熱轉(zhuǎn)換材料的種類較多,其中碳納米管是一種由石墨烯卷成的管狀材料,重量輕,六邊形結(jié)構(gòu)連接完美,具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能[21-23]。碳納米管作為一種光熱轉(zhuǎn)換材料,其主要優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定的光熱性能,碳納米管在受到激光長(zhǎng)時(shí)間的輻射后,其依然可以保持較好的光熱轉(zhuǎn)換性能,所以碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料是目前刺激-響應(yīng)液晶彈性體領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

        Gong和Chen等[24]報(bào)道了首例具有近紅外光響應(yīng)行為的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料,在較低的負(fù)載量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%~0.2%)下,整個(gè)復(fù)合材料能夠在近紅外光照射下實(shí)現(xiàn)大幅度(strain~30%)的可逆收縮形變。Terentjev等[25-26]利用芘基修飾碳納米管,極大地提高了碳納米管在液晶彈性體基體中的溶解度,并制備了一種主鏈型碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料,研究了其對(duì)近紅外光的響應(yīng)行為。Yang等[27]利用兩步交聯(lián)法制備了一種碳納米管/聚硅氧烷偶氮液晶彈性體復(fù)合材料,其在熱/近紅外光刺激下產(chǎn)生完全可逆的二維收縮/伸展形變,在紫外光照射下產(chǎn)生可逆的三維彎曲行為。

        目前關(guān)于碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的報(bào)道中,研究者大多重點(diǎn)關(guān)注液晶彈性體的光響應(yīng)行為以及擴(kuò)展液晶彈性體的形變模式及使用場(chǎng)景,但是并未進(jìn)一步系統(tǒng)地研究碳納米管對(duì)液晶彈性體材料力學(xué)性能的影響。液晶彈性體作為一種典型的雙向形狀記憶材料,雖然具有形變大、形變可逆等技術(shù)優(yōu)點(diǎn),在仿生器件、軟機(jī)器人等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景,但是其研究一直停留在實(shí)驗(yàn)室層面,并未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,其中主要的原因之一就是液晶彈性體在形變過程中產(chǎn)生的應(yīng)力太小,無法滿足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的力學(xué)性能需求。因此,研究如何提升液晶彈性體材料的力學(xué)性能,對(duì)液晶彈性體走向?qū)嶋H應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義?;谇叭斯ぷ鳎疚耐ㄟ^在主鏈型液晶彈性體中摻雜單壁碳納米管,制備出一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料,并對(duì)其熱學(xué)、可逆形變及力學(xué)性能等進(jìn)行研究,總結(jié)了碳納米管對(duì)液晶彈性體的力學(xué)性能的影響規(guī)律。

        2 實(shí) 驗(yàn)

        2.1 原料和試劑

        1,4-雙-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯(RM257),購(gòu)自石家莊斯迪亞諾精細(xì)化工有限公司。3,6-二氧雜-1,8-辛烷二硫醇(EDDET)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(PETMP),購(gòu)自阿拉丁公司。單壁碳納米管(CNT),購(gòu)自江蘇先豐納米材料科技有限公司。二丙胺(DPA),購(gòu)自TCI試劑有限公司。二氯甲烷(DCM)、正己烷(NHX),購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        2.2 測(cè)試與表征

        傅里葉紅外光譜儀(FT-IR):美國(guó)熱電公司Nicolet 5700型。將干燥后的樣品與KBr研磨進(jìn)行壓片,分辨率優(yōu)于0.1 cm-1,波數(shù)范圍為4 000~400 cm-1。差示掃描量熱儀(DSC):美國(guó)TA公司DSC-25型。在氮?dú)夥諊?,升溫速率和降溫速率?0 ℃/min,升降溫范圍為-50 ~110 ℃。廣角X射線散射儀(WAXS):安東帕商貿(mào)有限公司SAXSpoint 2.0型。對(duì)液晶彈性體薄膜進(jìn)行1D-WAXS和2D-WAXS測(cè)試,銅靶X射線密封管,升溫速率和降溫速率為10 ℃/min,使用TCStage控溫臺(tái)調(diào)節(jié)溫度范圍為30 ~110 ℃。掃描電子顯微鏡(SEM):美國(guó)賽默飛集團(tuán)公司FEI Inspect F50型。動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA):美國(guó)TA公司DMA-Q800,使用拉伸夾具,拉伸速率為4 mm/min,溫度區(qū)間為30~90 ℃。

        2.3 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的制備

        液晶單體RM257、交聯(lián)劑PETMP、擴(kuò)鏈劑EDDET和催化劑DPA的分子結(jié)構(gòu)式如圖1(a)所示,碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的制備流程如圖1(b)所示。稱取376.8 mg(0.64 mmol)的RM257,107.6 mg(0.59 mmol)的EDDET,14.5 mg(0.03 mmol)的PETMP和26.3 mg的單壁碳納米管置于10 mL的菌種瓶中,加入2 mL二氯甲烷后混合均勻,再向上述混合溶液中加入6.0 μL二丙胺,然后超聲5 min分散均勻。將混合溶液倒入到聚四氟乙烯(PTFE)模具(長(zhǎng)3 cm×寬2 cm×深1.5 cm)中,超聲充分除去氣泡后再放置于40 ℃烘箱中反應(yīng)1.5 h以完成預(yù)交聯(lián)反應(yīng)。待冷卻至室溫后,從PTFE模具中小心取出預(yù)交聯(lián)的液晶彈性體薄膜,裁剪成長(zhǎng)條,將其拉伸至原始長(zhǎng)度的240%,兩端用膠帶固定,放在40 ℃烘箱中繼續(xù)反應(yīng)10 h,得到碳納米管/液晶彈性體(CNT-LCE)復(fù)合材料。參照上述方法,通過改變單壁碳納米管的投料量,分別制備了碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0,5%,8%,12%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料。

        圖1 (a)液晶單體RM257、擴(kuò)鏈劑EDDET、交聯(lián)劑PETMP及催化劑DPA的分子式;(b)碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的制備流程圖。Fig.1 (a) Molecular structures of the LC acrylate monomer RM257, the chain extender EDDET, the crosslinker PETMP and the catalyst DPA; (b) Schematic illustration of preparing the CNT-LCE composite film.

        3 結(jié)果與討論

        3.1 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的紅外譜圖

        圖2 液晶單體RM257、交聯(lián)劑PETMP、擴(kuò)鏈劑EDDET、純液晶彈性體薄膜和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的紅外譜圖。Fig.2 FTIR spectra of the LC monomer RM257, the crosslinker PETMP, the chain extender EDDET, the pure LCE film and the 5% CNTs incorporated LCE composite film.

        為了判斷交聯(lián)反應(yīng)是否進(jìn)行完全,我們對(duì)液晶單體RM257、交聯(lián)劑PETMP、擴(kuò)鏈劑EDDET、純液晶彈性體以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料樣品進(jìn)行了紅外譜圖表征。如圖2所示,液晶單體RM257在1 409 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰,為末端碳碳雙鍵的特征峰;擴(kuò)鏈劑EDDET和交聯(lián)劑PETMP均在2 558 cm-1處出現(xiàn)巰基的特征峰,說明擴(kuò)鏈劑EDDET和交聯(lián)劑PETMP均存在巰基。在純液晶彈性體以及碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料樣品的紅外譜圖中,在1 409 cm-1和2 558 cm-1處的屬于碳碳雙鍵和巰基的特征峰均消失不見,表明體系中基于硫烯點(diǎn)擊化學(xué)的交聯(lián)反應(yīng)已完全進(jìn)行。

        3.2 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的表面

        為了觀察不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的表面微觀結(jié)構(gòu),我們對(duì)液晶彈性體復(fù)合材料的表面進(jìn)行了掃描電鏡測(cè)試。圖3(a)是純液晶彈性體表面的SEM圖,可以看出純液晶彈性體表面平整光滑,沒有明顯的缺陷存在;從圖3(b)和圖3(c)可以看出,隨著碳納米管的加入,液晶彈性體復(fù)合材料表面的光滑程度降低,并出現(xiàn)一些褶皺現(xiàn)象,但是沒有出現(xiàn)明顯的碳納米管團(tuán)聚現(xiàn)象和缺陷,表明在摻雜量較少的情況下,碳納米管均勻分布在液晶彈性體中,沒有產(chǎn)生大的缺陷;圖3(d)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的表面形貌圖,可以發(fā)現(xiàn)隨著碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增加,碳納米管的局部分散性變差,開始出現(xiàn)團(tuán)聚和相分離現(xiàn)象,導(dǎo)致液晶彈性體復(fù)合材料出現(xiàn)缺陷進(jìn)而表面變得粗糙。

        圖3 純液晶彈性體(a)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%(b)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%(c)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%(d)的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的表面形貌圖。Fig.3 Surface images of the pure LCE (a), the mass fraction of 5% (b), 8% (c) and 12% (d) CNTs incorporated LCE composite film.

        3.3 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的液晶性質(zhì)

        采用DSC、1D-WAXS和2D-WAXS來系統(tǒng)研究了碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的熱學(xué)及液晶性質(zhì),測(cè)試結(jié)果分別如圖4、圖5所示。圖4(a)是未摻雜碳納米管的液晶彈性體的DSC曲線,在升溫過程中,純液晶彈性體薄膜在-1 ℃處出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變,溫度達(dá)到58 ℃時(shí)發(fā)生液晶相到各向同性相的轉(zhuǎn)變;在降溫過程中,在50 ℃由各向同性相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài),降溫到-5 ℃時(shí),出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變峰。圖4(b)是摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%碳納米管的液晶彈性體復(fù)合材料的DSC曲線,在升溫過程中,碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在-7 ℃出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變,在69 ℃發(fā)生液晶相到各向同性相的轉(zhuǎn)變;在降溫過程中,在64 ℃由各向同性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài),降溫到-11 ℃時(shí),出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變峰。圖4(c)是摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%碳納米管的液晶彈性體復(fù)合材料的DSC曲線,在升溫過程中,碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在-7 ℃出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變,在65 ℃發(fā)生液晶相到各向同性相的轉(zhuǎn)變;在降溫過程中,在59 ℃由各向同性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài),降溫到-11 ℃時(shí),出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變峰。DSC測(cè)試結(jié)果表明,在升降溫過程中,純液晶彈性體和碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料都具有液晶相,但加入碳納米管會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降和清亮點(diǎn)溫度上升,進(jìn)而拓寬了其液晶相區(qū)間。

        圖4 純液晶彈性體(a)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%(b)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%(c)的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的DSC曲線。Fig.4 DSC curves of the pure LCE film (a), the mass fraction of 5% (b) and 8% (c) CNTs incorporated LCE composite film.

        圖6 純液晶彈性體(a)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%(b)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%(c)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%(d)的碳納米管/液晶彈性體在不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。Fig.6 Stress-strain curves of the pure LCE(a) , the mass fraction of 5% (b), 8% (c) and 12% (d) CNTs incorporated LCE composite film measured at different temperatures.

        3.4 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能

        為了系統(tǒng)研究碳納米管及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)液晶彈性體材料力學(xué)性能的影響,我們利用DMA對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在不同溫度下的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試及分析。從圖6(a)可以看出,不摻雜碳納米管的純液晶彈性體薄膜的斷裂強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高而降低。在30 ℃時(shí),純液晶彈性體的斷裂強(qiáng)度為1.95 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了150%;在65 ℃(清亮點(diǎn)附近)時(shí),純液晶彈性體的斷裂強(qiáng)度為0.73 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為67%;在85 ℃(清亮點(diǎn)以上)時(shí),其斷裂強(qiáng)度為0.69 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為91%。圖6(b)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳納米管/液晶彈性體在不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,從圖可知,隨著溫度的升高,其斷裂強(qiáng)度降低,斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),在30 ℃時(shí),其斷裂強(qiáng)度為1.58 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為124%;在65 ℃(清亮點(diǎn)附近)時(shí),其斷裂強(qiáng)度為0.35 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為208%;在85 ℃(清亮點(diǎn)以上)時(shí),其斷裂強(qiáng)度0.22 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為222%。圖6(c)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的碳納米管/液晶彈性體在不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,可以發(fā)現(xiàn),隨著溫度升高,斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均有所下降。在30 ℃時(shí),復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度為5.62 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為182%;在65 ℃時(shí),其斷裂強(qiáng)度為2.31 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為111%;而在85 ℃時(shí),其斷裂強(qiáng)度為1.62 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為89%。圖6(d)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的碳納米管/液晶彈性體在不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,可以發(fā)現(xiàn),隨著溫度升高,斷裂強(qiáng)度有所下降。在30 ℃時(shí),復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度為2.44 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為196%;在65 ℃時(shí),其斷裂強(qiáng)度為1.96 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為169%;在85 ℃時(shí),其斷裂強(qiáng)度為1.098 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為180%。

        表1 純液晶彈性體和質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能對(duì)比

        通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),隨著碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能主要呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),這表明適當(dāng)?shù)膿诫s碳納米管可以有效地增加液晶彈性體的力學(xué)性能,但是摻雜量過高會(huì)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能造成損傷。當(dāng)碳納米管摻雜量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%時(shí),碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能最好,與純液晶彈性體的對(duì)比見表1??梢钥闯觯?0 ℃時(shí),摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管的液晶彈性體復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度是純液晶彈性體薄膜的近3倍,斷裂伸長(zhǎng)率也得以提升;即使在清亮點(diǎn)溫度附近及以上時(shí),復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度仍然達(dá)到純液晶彈性體的3倍左右。綜合前面的測(cè)試數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)報(bào)道[28],我們認(rèn)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料較純液晶彈性體力學(xué)性能稍微降低的原因,主要是在摻雜少量的碳納米管時(shí),材料內(nèi)部液晶基元的有序度對(duì)液晶彈性體力學(xué)性能的影響占主要作用,摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的碳納米管減低了液晶彈性體內(nèi)部液晶基元的有序度,導(dǎo)致了碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能略低于純液晶彈性體;而隨著碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到8%時(shí),碳納米管的增強(qiáng)組分作用進(jìn)一步明顯,其對(duì)液晶彈性體復(fù)合材料力學(xué)性能的影響占據(jù)了主導(dǎo)地位,導(dǎo)致了碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能增強(qiáng);隨著碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增加至12%時(shí),碳納米管在液晶彈性體中局部分散性開始變差,出現(xiàn)了較為明顯的團(tuán)聚和相分離,造成了液晶彈性體復(fù)合材料內(nèi)部的缺陷,進(jìn)而導(dǎo)致了碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料力學(xué)性能的下降。

        3.5 碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的可逆形變性能

        為了驗(yàn)證碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的可逆形變性能,我們?cè)诳販責(zé)崤_(tái)上對(duì)純液晶彈性體和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料進(jìn)行加熱冷卻循環(huán)來比較其形變能力。

        圖7 純液晶彈性體(a)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%碳納米管/液晶彈性體復(fù)合樣品(c)在熱刺激下可逆形變;在加熱-冷卻循環(huán)過程中,純液晶彈性體(b)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%碳納米管/液晶彈性體復(fù)合樣品(d)在不同溫度下的形變L/Liso。Fig.7 Reversible thermal-induced shrinking deformation of the pure LCE (a) and the mass fraction of 8% CNTs incorporated LCE composite film (c); Shape deformation L/Lisoof the pure LCE (b) and the 8% CNTs incorporated LCE composite film (d).

        圖7(a)是純液晶彈性體在熱刺激下的可逆形變圖??梢钥闯觯?dāng)溫度升高到100 ℃(清亮點(diǎn)溫度上)時(shí),純液晶彈性體沿著長(zhǎng)軸方向收縮,其最大收縮率可以通過(L0-Liso)/Liso計(jì)算得到,L0是在室溫下達(dá)到的最大長(zhǎng)度,Liso是各向同性相中達(dá)到的最短長(zhǎng)度,由圖7(a)算得純液晶彈性體的最大收縮率約為49%。圖7(b)是加熱-冷卻循環(huán)中純液晶彈性體長(zhǎng)度與溫度的關(guān)系圖,其中L為薄膜在某一溫度下的長(zhǎng)度,可以看出,在升溫過程中,L/Liso的值在45~75 ℃范圍內(nèi)變化急劇,從1.99降為1.07;在降溫過程中,L/Liso在70~40 ℃溫度范圍,從1.07迅速變?yōu)?.92。從升降溫過程中L/Liso值的變化可以看出,純液晶彈性體在熱刺激下可以實(shí)現(xiàn)可逆的伸縮形變,幾乎可以收縮到初始長(zhǎng)度的1/2。圖7(c)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在熱刺激下可逆形變的實(shí)物圖。當(dāng)溫度升高到100 ℃(清亮點(diǎn)以上)時(shí),其沿著長(zhǎng)度方向發(fā)生了收縮形變,其最大收縮率約為45%。從圖7(d)可以看出質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在升溫過程中,在50~85 ℃范圍內(nèi)L/Liso值迅速由1.83降到1.06;在降溫過程中,在80~35 ℃范圍內(nèi)L/Liso值由1.06快速變化為1.83。結(jié)果表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料在熱刺激下可以實(shí)現(xiàn)可逆的伸縮形變,但是其比純液晶彈性體樣品的可逆收縮形變量略少,這主要是由于碳納米管這種無機(jī)材料剛性較強(qiáng),在一定程度上限制了液晶彈性體薄膜的收縮形變。

        4 結(jié) 論

        本文通過摻雜不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳納米管到液晶彈性體中,制備了一系列碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料,并對(duì)其熱學(xué)、液晶性質(zhì)及力學(xué)性能進(jìn)行表征和分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),碳納米管的摻雜量對(duì)制備的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯影響,隨著摻雜量的增加,液晶彈性體的力學(xué)性能主要表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管時(shí),碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能最為優(yōu)異,在30 ℃時(shí),斷裂強(qiáng)度為5.62 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為182%;在清亮點(diǎn)溫度之上時(shí),其斷裂強(qiáng)度為1.62 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為89%。相對(duì)于純液晶彈性體薄膜材料而言,質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的碳納米管/液晶彈性體復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度是純液晶彈性體的3倍,且可以實(shí)現(xiàn)最大收縮率為45%的可逆伸縮形變,在人造肌肉、軟體機(jī)器人等方面表現(xiàn)出有良好的應(yīng)用前景。

        猜你喜歡
        斷裂強(qiáng)度彈性體液晶
        不可壓液晶方程組的Serrin解
        《彈性體》2021年(第31卷)總目次
        彈性體(2021年6期)2021-02-14 05:39:00
        《液晶與顯示》征稿簡(jiǎn)則
        液晶與顯示(2020年8期)2020-08-08 07:01:46
        纖維性能及細(xì)紗捻系數(shù)對(duì)棉紗斷裂強(qiáng)度的影響
        PBS纖維的化學(xué)穩(wěn)定性研究
        新型高彈滌綸仿棉紗線的開發(fā)和生產(chǎn)
        聚苯硫醚復(fù)合濾料熱熔性能研究
        磁流變彈性體的磁致性能
        高性能彈性體SEBS中國(guó)造
        液晶與顯示2015年第30卷第1期 目錄
        液晶與顯示(2015年1期)2015-02-28 21:15:54
        成人国成人国产suv| 青青草针对华人超碰在线| 一区二区国产视频在线| 国产午夜视频在线观看免费| 丰满人妻一区二区三区视频53| 久久久国产精品ⅤA麻豆| 国产精品女主播福利在线| 国产精品女人呻吟在线观看| 亚洲av日韩av天堂一区二区三区| 亚洲中文无码成人影院在线播放| 激情五月婷婷久久综合| 亚洲精品在线视频一区二区| 人妻 日韩 欧美 综合 制服| 99精品电影一区二区免费看| 国产三级国产精品三级在专区 | 中文字幕一精品亚洲无线一区| 午夜福利理论片高清在线观看| 香蕉色香蕉在线视频| 国产一区二区三区av香蕉| 国语对白福利在线观看| 少妇饥渴偷公乱a级无码| аⅴ天堂国产最新版在线中文| 美女射精视频在线观看| 日韩人妻熟女中文字幕a美景之屋| 国产精品久久国产精品99 | 三级日本午夜在线观看| 日本真人添下面视频免费| 亚洲欧美日韩人成在线播放| 国产天堂在线观看| 国产中文字幕亚洲综合| 中文字幕在线亚洲三区| 熟女人妻在线视频| 亚洲人成网站在线播放观看| 男女午夜视频一区二区三区| 99精品久久99久久久久| 国产av一区二区精品久久凹凸| 久久se精品一区二区国产| 亚洲中文高清乱码av中文| 内射人妻无套中出无码| 永久免费不卡在线观看黄网站| 精品中文字幕制服中文|