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双挤出头3D打印制备石墨烯复合材料的结构优化

目录

文档综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2石墨烯复合材料的特性与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.3双挤出头3D打印技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.4本研究目标与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.5技术路线与论文结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

相关理论与基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1石墨烯材料制备与表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.1.1石墨烯的制备方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.1.2石墨烯的性能表征技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2复合材料的基体与增强体相互作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.2.1界面粘结机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.2.2增强体分散与．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.3双挤出头挤出成形原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3.1挤出过程动力学．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

2.3.2双头协同作业模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.43D打印结构优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.4.1传统优化方法介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.4.2针对增材制造的结构优化策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

双挤出头3D打印石墨烯复合材料的实验系统．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.1实验设备与材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1.1双挤出头3D打印机选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.1.2基体材料与功能材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.1.3主要实验仪器与测试设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.2实验方案设计与实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.2.1石墨烯分散工艺研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.2.2双挤出打印参数设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.2.3打印样品的构建方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

3.3样品性能测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

3.3.1力学性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

3.3.2微观结构表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

3.3.3电性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71

双挤出结构优化策略与仿真分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

4.1实验模型与参数化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

4.1.1特征单元构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

4.1.2结构变量设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78

4.2结构优化算法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

4.2.1优化目标函数定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84

4.2.2智能