關(guān)于手性材料形貌和性能的初步研究.pdf

1、手性材料是由于性單元所構(gòu)成或者本身具有手性形貌的材料。它一般具有獨特的光、電、磁以及力學(xué)等性能，在生物、醫(yī)學(xué)、高分子材料、納米機電系統(tǒng)和隱身材料等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。對于此類材料，其手性形貌形成的物理機制和材料性能是應(yīng)用中的兩個關(guān)鍵問題。本文初步研究了紙條扭轉(zhuǎn)的物理機制和納米螺旋結(jié)構(gòu)的形狀記憶效應(yīng)和超彈性性能。
　　 本文以紙條浸濕-變干過程中發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的現(xiàn)象為例，通過簡單實驗觀察了紙條中含水量對紙條扭轉(zhuǎn)程度的影響，還重復(fù)

2、驗證了Gray關(guān)于紙條寬度，裁剪方向?qū)垪l扭轉(zhuǎn)程度影響的實驗。通過實驗結(jié)果，并基于造紙纖維中不同尺度層次的微結(jié)構(gòu)，對紙條扭轉(zhuǎn)這一手性現(xiàn)象的物理機制進行了研究。發(fā)現(xiàn)紙帶扭轉(zhuǎn)是一種典型的多尺度手性傳遞現(xiàn)象，它是由于紙條中植物細胞上纏繞的纖維素分子鏈螺旋結(jié)構(gòu)在浸濕-變干過程中螺旋角度的變化所導(dǎo)致，紙條扭轉(zhuǎn)帶的手性形貌參數(shù)決定于浸濕過程中的含水量。從仿生的角度，此現(xiàn)象啟發(fā)我們可以通過控制材料不同尺度的手性傳遞來有效生成和控制材料的手性形貌，從而

3、調(diào)控其性能。例如，高分子材料和凝膠材料手性結(jié)構(gòu)的制備和功能調(diào)控。另外，此研究對于揭示自然界中廣泛存在的植物手性生長也具有一定的參考價值。
　　 本文的另一個工作是研究了具有手性形貌的納米螺旋結(jié)構(gòu)的形狀記憶效應(yīng)和超彈性性能?；诒砻鎻椥岳碚摵头蔷€性彈性細桿模型，建立了考慮表面效應(yīng)的非線性桿模型，定量研究了納米材料表面和截面尺寸對形狀記憶效應(yīng)與超彈性性能的影響。結(jié)果表明，表面效應(yīng)對納米螺旋帶的形狀記憶效應(yīng)和超彈性性能具有明顯的尺寸效