基于石墨烯的新型电磁航天材料的研究开题报告.doc

南 京 理 工 大 学 毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名： 汪王珏 学 号： 912104680120 专 业： 微电子学 设计(论文)题目： 基于石墨烯的新型电磁航天材料的研 究 指 导 教 师: 孙铭 副教授 2016年03月10日  开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 1.摘要 众多结构性树脂材料，例如环氧树脂等，是当前主要使用的航空基体材料。但是传统的树脂材料的物化性质并不能完美适应太空的各种不利环境，对新型电磁航天材料的研究尤为重要。而以环氧树脂为基底所合成的复合导电高分子材料，可以有效提升结构性树脂材料的电磁屏蔽性能与其电导性。还原氧化石墨烯/环氧树脂导电复合高分子材料的构建，以及对其电导率、电磁屏蔽性能的研究可以帮助我们探讨复合导电高分子材料的导电理论。 关键词：复合材料 石墨烯 环氧树脂 航空 2.结构性树脂材料的现状与新型复合导电材料研究的需求 20世纪60年代开始发展复合材料，并应用于航天器结构。目前的航天器结构用复合材料主要将环氧树脂用作基体材料。这种材料的优点十分明确：力学性能良好、热稳定性高、制造工艺成熟。但其也有低任性、抗冲击能力差、耐湿热性差等不尽如人意之处。 目前所常用的环氧树脂材料存在着低温下容易产生微裂纹、耐高温能力较差、抗剥离能力较差等明显缺点，航天器在外太空内会受到各种环境空间条件的强烈作用，而其中的低温、高真空等极度恶劣的环境条件会破坏高分子材料中的化学键。同时宇宙空间的电子可能对环氧树脂等不导电物质的表面形成局部放充电，其电位差非常大，甚至大到可以形成电弧。产生的电磁干扰会毁坏航天器内部的各种光学与电子仪器，造成无法挽回的严重后果。 所以，导电改性环氧树脂等树脂体系，减少航天器在轨运行期间表面材料与等离子体相互发生作用所形成的表面充放电效应，增强树脂基复合材料的电导性，扩展航天器中树脂基复合材料的实际应用范围，减少复合导电高分子材料的电磁损耗，增强其电磁屏蔽与电导性等性能，这些都是研究的重点。 3.石墨烯材料的性质与氧化石墨烯材料的研究进展 石墨烯是04年才开始被发现的一种新型的电子材料。其为杂化碳原子所形成排列成蜂窝状的六角形平面晶体，它的厚度仅为单层原子。石墨烯的两位发现者也因为石墨烯在光电与电子领域极其重要且广阔的应用前景而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。 石墨烯的问世引发了世界性的研究热潮。它的许多优良的特性，例如十分优异的透光性，超高的机械强度，以及非常高的载流子的迁移率（200000/V·s）等。因此石墨烯有了作为广泛应用在新型复合材料中的添加剂的可能性。比如Zaman等人通过石墨烯对环氧树脂进行掺杂，得到了高机械性能和优良导电性的导电复合材料，其导电渗流体积为0.25 vol% 。同时，Cao等人通过采用带有芳香基团的生物基环氧树脂与石墨烯进行预混后，然后再将其共混于普通环氧树脂中，成功的将导电渗流体积降低到2.0 vol% 。 然而，由于石墨烯具有极强的自聚集倾向，所以很难将石墨烯均匀的分散于高分子树脂基体内，无法最大程度实现石墨烯的各项优良性能。因此，研发新的石墨烯分散技术是实现高性能石墨烯复合材料的重要条件。 氧化石墨烯是将石墨进行氧化剥离后得到的单层或者多层二维碳材料。相比于具有高度自聚集倾向的石墨烯，氧化石墨烯具有容易功能化的官能团，如羟基、羧基和环氧基等，更容易跟有机物进行结合并形成较好的分散。因此，近年来有不少的课题组进行了氧化石墨烯与环氧树脂复合材料的研究。比如Tang等人也则采用氧化石墨烯对普通环氧树脂的改性，研究结果表明复合材料的玻璃化温度降低而阻尼常数得到提高；而Chen等人采用氧化石墨烯对没食子酸为基底的环氧树脂进行改性，极大的提高了环氧树脂的机械和热稳定性。然