形状记忆负泊松比泡沫的制备与力学性能分析

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1、硕士学位论文形状记忆负泊松比泡沫的制备与力学性能分析FABRICATIONANDCHARACTERIZATIONOFSHAPEMEMORYAUXETICFOAMS许赟成哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TQ328.9学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工程硕士学位论文形状记忆负泊松比泡沫的制备与力学性能分析硕士研究生：许赟成导师：姚永涛申请学位：工程硕士学科：航天工程所在单位：复合材料与结构研究所答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ328.9U.D.

2、C:620DissertationfortheMaterDegreeinEngineeringFABRICATIONANDCHARACTERIZATIONOFSHAPEMEMORYAUXETICFOAMSCandidate：XU,YunchengSupervisor：YAO,YongtaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliation：CenterforCompositeMaterialsDateofD

3、efence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要负泊松比泡沫具有众多的优越性能，比如高剪切模量大、良好的抗缺口性能、良好的断裂韧性、抗疲劳性、高吸能率等，使其在越来越多的领域有着潜在的应用，例如航天工业的泡沫夹芯结构填充材料。形状记忆聚合物是一种具有初始形状记忆功能的智能材料，将其他材料的卓越性能融入到其中，可以为解决复杂的工程问题提供新的解决方案。因此，本文通过反应发泡法利用聚氨酯发泡制备多孔骨

4、架结构，形状记忆环氧作为功能相与聚氨酯复合形成穿插结构的形状记忆环氧-聚氨酯复合泡沫；利用一次固化与二次固化法，分别制备了临时结构具有负泊松比效应的形状记忆泡沫与初始结构具有负泊松比效应的形状记忆泡沫。SEM、DSC、DMA和TGA用于表征两种负泊松比泡沫的微观结构、玻璃化转变温度、热稳定性等材料性能。对形状记忆复合泡沫进行压缩实验，包括初始结构与具有负泊松效应的临时结构，负泊松比结构的弹性模量低于初始结构。利用常温力学拉伸、压缩测试研究二次固化负泊松比泡沫的弹性模量，解释了拉伸和压缩过程中力学性能与微观结构之间的关系。由于二

5、次固化工艺，泡孔变形不均匀，部分泡孔内凹变形不明显，部分泡孔挤压变形过大，可能导致负泊松比效应减弱。通过数字照相机和MATLAB图像处理技术测量二次固化负泊松比泡沫的泊松比值，最小达到-0.39。二次固化负泊松比泡沫具有良好的形状固定率、回复率，重复多次形状记忆过程，泊松比值仍保持稳定。最后，成功使用热驱动和光驱动的方式使复合泡沫回复，并通过在泡沫中掺杂碳纳米管的方式实现了定点、非接触驱动。关键词：形状记忆；复合泡沫；负泊松比；变形结构-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTakeadvantageofhighs

6、hearmodulus,goodnotchresistance,goodfracturetoughness,fatigueresistance,highabsorptionenergy,auxeticfoamshavepotentialapplicationsinmanyfields.Forexample,auxeticfoamscanbeusedasfillersforsandwichstructureinspaceindustry.Shapememorypolymer(SMP)isanintelligentmaterial

7、withinitialshapememoryfunction.Integratingtheexcellentperformanceofothermaterials,SMPscanprovideanewsolutionforsolvingcomplexengineeringproblems.Therefore,inthispaper,shapememoryepoxypolyurethanecompositefoamwassynthesizedbythereactionfoamingmethod,wherepolyurethane

8、foamingwasusedtoprepareporousscaffoldandshapememoryepoxy,asfunctionalphase,formedaninterpenertratingstructurewithpolyurethane;Aftermultiax