光子晶體熱控涂層的力學行為研究.pdf

1、在近地空間,飛行器飛行時與空氣高速摩擦使其外蒙皮需要承受極高的溫度。因此,提高反射效率成為熱防護技術亟待解決的一項重大難題。光子晶體是一種新型的熱控涂層材料,作為結構和熱功能材料,光子晶體在使用過程中常常會受到多種載荷作用,研究其力學性能對光子晶體制備方法的改進、材料性能的優(yōu)化以及指導其實際應用具有重要的意義。
　　目前,對于光子晶體的研究主要集中在光子晶體的制備和光學性能的研究,對于力學的研究甚少。由于光子晶體一般由兩種不同性質

2、材料組成,內部結構復雜,其力學性能與基體材料相比差異較大。類似結構的研究主要是對泡沫金屬的力學性能等的研究,但光子晶體的顆粒的尺寸一般在納米級別,其結構性能不同于泡沫金屬。為了全面系統的研究光子晶體的力學性能,本文采用理論建模、數值模擬與納米壓痕實驗相結合的方法對光子晶體的力學行為進行研究,具體研究內容包括以下幾個方面:
　　首先,為了獲得納米壓痕實驗所需的光子晶體,本文利用斜面自組裝法在基底材料上制備聚苯乙烯微球的膠體模板,并通

3、過電沉積法在膠體模板上制備光子晶體。利用掃描電鏡對不同制備參數下的光子晶體微觀形貌進行研究,確定具有最佳微觀形貌特征的光子晶體的制備參數。
　　其次,通過數學建模的方法對光子晶體的力學性能進行研究。研究光子晶體的力學性能的影響因素,推導光子晶體彈性模量、切向模量和體積模量的計算公式。并通過有限元仿真的方法對光子晶體和實體材料的力學性能進行研究。研究壓入深度對硬度和彈性模量等材料力學性能參數的影響。
　　最后,利用納米壓痕技術