论文部分内容阅读
近年来，水凝胶凭借其良好的机械特性，生物相容性，以及刺激响应特性，在生物医学，传感器，制动器等领域都有着广泛的应用，而随着这些领域的发展，散热正成为一个不可忽视的问题。本文从水凝胶的热学特性入手，实验制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚丙烯酰胺水凝胶的样品并测量了其热学特性。
对于聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶，我们实验制备了水凝胶的样品并且利用瞬态热线法测量了水凝胶热导率随着温度和水含量的变化。研究发现水凝胶的热导率在相变的过程中会发生相应的变化，经过相变过程，水凝胶的热导率会由0.51Wm-1K-1急剧下降至0.35Wm-1K-1，热导率比值为1.7。水凝胶热导率的变化的主要原因为水凝胶水含量的变化，因此，我们测量了水凝胶热导率随着水含量的变化趋势，并且与利用有效介质理论计算得到的结果相比较，发现水凝胶的水含量从38wt%升至90wt%时，热导率也会随之从0.35Wm-1K-1上升至0.50Wm-1K-1，并且显示出很强的线性依赖关系。同时，我们还利用了分子动力学模拟预测了水凝胶在不同水含量下的热导率，发现结果与实验测量值，理论计算值有着相同的趋势。本文还进一步研究了将其用作热开关的应用前景，这种水凝胶的热开关开关比可以达到3.5左右，达到了比较高的水准。最后，本文还研究了该种热开关的动态响应特性。
对于聚丙烯酰胺水凝胶，本文通过实验测量研究了其在掺杂不同含量氧化铜颗粒，炭黑颗粒，以及在不同温度下的热导率的变化。研究发现，通过掺杂氧化铜颗粒或者炭黑颗粒，均可以使热导率得到40%左右的提升，而且热导率随着掺杂含量的提升而提升。而水凝胶在不同温度下的热导率几乎没有变化，没有显示出明显的温度依赖特性。
综上所述，本文研究了热响应水凝胶在相变前后整体热学性质的变化，并提出了一种全新的应用方式，大大拓宽了水凝胶的应用范围。同时研究了掺杂高热导颗粒对于水凝胶热学性质的影响，为相关领域研究提供了有具有价值的参考依据。
对于聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶，我们实验制备了水凝胶的样品并且利用瞬态热线法测量了水凝胶热导率随着温度和水含量的变化。研究发现水凝胶的热导率在相变的过程中会发生相应的变化，经过相变过程，水凝胶的热导率会由0.51Wm-1K-1急剧下降至0.35Wm-1K-1，热导率比值为1.7。水凝胶热导率的变化的主要原因为水凝胶水含量的变化，因此，我们测量了水凝胶热导率随着水含量的变化趋势，并且与利用有效介质理论计算得到的结果相比较，发现水凝胶的水含量从38wt%升至90wt%时，热导率也会随之从0.35Wm-1K-1上升至0.50Wm-1K-1，并且显示出很强的线性依赖关系。同时，我们还利用了分子动力学模拟预测了水凝胶在不同水含量下的热导率，发现结果与实验测量值，理论计算值有着相同的趋势。本文还进一步研究了将其用作热开关的应用前景，这种水凝胶的热开关开关比可以达到3.5左右，达到了比较高的水准。最后，本文还研究了该种热开关的动态响应特性。
对于聚丙烯酰胺水凝胶，本文通过实验测量研究了其在掺杂不同含量氧化铜颗粒，炭黑颗粒，以及在不同温度下的热导率的变化。研究发现，通过掺杂氧化铜颗粒或者炭黑颗粒，均可以使热导率得到40%左右的提升，而且热导率随着掺杂含量的提升而提升。而水凝胶在不同温度下的热导率几乎没有变化，没有显示出明显的温度依赖特性。
综上所述，本文研究了热响应水凝胶在相变前后整体热学性质的变化，并提出了一种全新的应用方式，大大拓宽了水凝胶的应用范围。同时研究了掺杂高热导颗粒对于水凝胶热学性质的影响，为相关领域研究提供了有具有价值的参考依据。