文档介绍：北京工业大学硕士学位论文量星魉縌壁英文并列垒题目盟淮孕荁辍鱈苎型塑锎晕雷褐星￡览锪盥￡率星国住左堂研究方向:堑型挝刳:皇结塑盐盘堂世能熬援研究生姓名:虚绪置业:导师姓名:扬压生称:专职分类号:单位代码:学号:密级:塞鹤躺鷟￡瘟翻幽竖何啄笠论立提趸¨期生学位授卜期攫恢形幻坪偷刂罚
摘要导电聚合物是一种新型的功能材料,用于制备各种生物传感器和致动器。。本文利用数值方法研究导电聚合物材料在多物理场作用下的耦合行为。玫ノ惶寤腉函数,推导出导电聚合物多物理场耦合的基本方程;在此基础上进行有限元编程,求解在热载荷和电场力分别作用下导电聚合物的变形效应;然后把热载荷和电场力同时作用在模型上,分析两者对导电聚合物的共同作用效应。芯康嫉缇酆衔锏牧σ坏珩詈闲вΑ@镁擦ζ胶夥匠獭⒕驳缪Щ痉程,把力学和电学效应耦合在一起,。根据建立的等效积分弱形式编写有限元程序,数值计算导电聚合物的力一电耦合效应。芯康嫉缇酆衔锪Γ詈闲阅堋J紫忍致鄣缁频亩ㄒ澹黄浯卧诙常状态下并忽略对流效应,对离子扩散方程进行合理的简化;;最后编写有限元程序,,计算出导电聚合物的应力、位移和离子浓度分布。本文研究表明,导电聚合物在力、电和化学场作用下存在明显的相互耦合行为:采用多场耦合有限元方法能够有效地模拟导电聚合物的多物理耦合行为:通过与现有结果的比较,证明了本文方法的正确性。关键词导电聚合物;多场耦合;力一电耦合;力一化耦合;有限元
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淑冢核坑独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许沦文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀引言材料科学与信息、能源和生命一起被称为现代科学技术发展的四大支柱,材料又是各个学科发展的物质基础。,到世纪年代,已经有许多性能优良的工程塑料相继工业化,到年代中期其产品应用到各个方面,渗透到各个学科领域。人们非常希望得到易加工、耐腐蚀、密度小高分子材料成为导体。经过掺杂和电化学过程使聚合物具有导电性能”庵指叻肿硬牧贤吵莆5嫉缇酆衔铩杖鸬浠始铱蒲г航ɑ学最高荣誉一诺贝尔化学奖授予美国加利福尼亚大学物理学家夕法尼亚大学化学家和日本筑波大学化学家白川英树员碚盟茄芯康嫉缬谢叻肿硬牧系慕艹龀删汀】导电聚合物具有一共轭分子链结构,在细观结构上是一种多相材料,其导电率取决于链结构和链间载流子缱踊蚶胱的传导性能。导电聚合物的物理性能具有热、电、化、力学多场耦合的特征:导电聚合物的变形伴随着电化学的氧化乖蹋黄涞嫉缧阅苡牖埔约拔⒔峁沟谋湫斡泄兀辉谕饧拥绯〉淖用下,聚合物将产生变形并导致其化学势的改变;在外力作用下,聚合物的导电性能和化学势也随之改变,而上述所有过程均与温度有关。导电聚合物有很多种类,不同的类型有不同的导电机理,内部结构能够导电的聚合物是指具有长程缱庸查钪髁础⒏飨蛞煨浴⒆家晃缱咏峁沟木酆衔锞化学和电化学掺杂后形成的聚合物。导电聚合物伴随着氧化或还原反应,这一过程称为掺杂,正是通过掺杂才使聚合物变成导体【。导电聚合物一般可以分为三类:①内部结构能够导电的聚合物;②胶状导电聚合物:⑧充满电解质溶液的聚充满电解质溶液的聚合物本身并不具有导电功能和导电机制,或者在干的状态下要求比较高的驱动电压。但是这种聚合物本体具有微孔结构,增塑剂和电解质存在于聚合物本体孔状结构中,电解质中存在大量的正、负离子。从整体看,这种聚合物呈电中性的。这种导电聚合物的导电机理是【:在聚合物电解质中,存在由聚合物链段组成的螺旋形的溶剂化隧道结构。在较低的温度情况下,离子在聚合物电解质中的传输通过离子在螺旋形的溶剂化隧道中跃迁来实现,而在较高的温度情况下,聚合物电解质中出现缺陷或空穴,离子通过缺陷或空穴进行传输。如图所示患罱鹗粞翁逑抵型嬖诖死嘞窒骾俊T谄诽瑋‘鄣缃庵实牡绲悸屎艿停、宾合物。
在无定型状态时电导率较高。连续的液相体系保证了较高的离子电导率,而网络结构则保证了聚合物电解质体系的热、化学和机械稳定性。胶状导电聚合物是由充满液体的固体