臺灣博碩士論文加值系統

　　本論文以環氧樹脂(Epoxy)為基材，在基材中添加氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)與還原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide，RGO )，製備出GO/Epoxy與RGO/Epoxy兩種奈米複合材料。GO與RGO添加重量分率是相對於Epoxy之0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%及3wt%。論文中對GO/Epoxy與RGO/Epoxy以微拉力試驗機進行拉伸測試及拉伸疲勞測試，並以加溫爐配合試驗機，再對複材進行高溫拉伸及疲勞測試。
　　常溫拉伸測試結果顯示，GO(2wt%)/Epoxy有最高的抗拉強度為75.93MPa，RGO(2wt%)/Epoxy為77.02MPa，相對於Epoxy之抗拉強度64.7MPa分別提升了17%及20%。將環境溫度提高至50℃再進行拉伸測試時，GO(2wt%)/Epoxy降為51.04MPa，RGO(2wt%)/Epoxy降為57.43MPa，相對於Epoxy之50℃抗拉強度41.59MPa分別提升了22%及38%。
　　常溫拉伸疲勞測試結果顯示，最大應力參數為50%時，GO(2wt%)/Epoxy之疲勞壽命為27722次，RGO(2wt%)/Epoxy為33262次。將環境溫度提高至50℃再行拉伸疲勞測試，最大應力參數為50%時，GO(2wt%)/Epoxy之疲勞壽命為18628次，RGO(2wt%)/Epoxy為19594次。從四種機械性質測試之結果，可看出RGO之補強效果比GO來得好。

In this thesis, graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) are incorporated into epoxy matrices to fabricate two kinds of nanocomposites. GO/Epoxy and RGO/Epoxy GO or RGO has different weight fractions of 0.5wt%, 1 wt%, 1.5 wt%, 2 wt%, and 3 wt%. Four kinds of mechanical properties including tensile, fatigue life, high temperature tensile and thermal fatigue life are measured and compared by micro force testing machine.
Tensile test results show that addition of GO and RGO can increase tensile strength. When GO or RGO add 2wt% in epoxy, tensile strength is 75.93MPa and 77.02MPa respectively. Then increase the environment temperature to 50℃ and test tensile again, the results show when GO or RGO add 2wt% in epoxy, tensile strength is 51.04MPa and 57.43MPa respectively.
Fatigue test results show when GO or RGO add 2wt% in epoxy and 50% of the maximum stress parameters, fatigue life is 27722 and 33262 times respectively. When we test the same composites and condition by thermal fatigue, fatigue life is 18628/19594 times respectively. From the results of the four tests of mechanical properties, it can be seen that the reinforcing effect RGO better than GO.

致謝 i
摘 要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
1.3 論文架構 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 二維石墨烯(Graphene) 6
2.2 石墨烯製備方法 7
2.2.1 機械剝離法 7
2.2.2 化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD) 8
2.2.3 氧化還原法 11
2.3 環氧樹脂 14
第三章 實驗方法與步驟 16
3.1 實驗藥品與材料 16
3.3 製備氧化石墨烯及還原氧化石墨烯 21
3.4 複合材料製備步驟 26
3.4.1 製備環氧樹脂(Epoxy)薄膜 26
3.4.2 製備GO/Epoxy薄膜 26
3.4.3 製備RGO/Epoxy薄膜 26
3.5 測試及分析儀器 27
3.5.1 Tytron微拉力試驗機 27
3.5.2 拉伸試驗 30
3.5.3 疲勞試驗 32
3.5.4 場發射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM) 35
3.5.5 X-光繞射頻譜分析[20-22] 37
第四章 結果與討論 42
4.1 氧化石墨烯、還原氧化石墨烯奈米複合材料之拉伸性能 42
4.1.1 Epoxy與GO/Epoxy複合材料之常溫拉伸性能 43
4.1.2 RGO/Epoxy複合材料之常溫拉伸性能 45
4.1.3 Epoxy與GO/Epoxy複合材料之高溫拉伸性能 47
4.1.4 RGO/Epoxy複合材料之高溫拉伸性能 50
4.1.5複合材料之常高溫拉伸性能比較 53
4.2 氧化石墨烯、還原氧化石墨烯奈米複合材料之疲勞性能 54
4.2.1 Epoxy與GO/Epoxy複合材料之常溫疲勞性能 54
4.2.2 RGO/Epoxy複合材料之常溫疲勞性能 59
4.2.3 50℃時Epoxy與GO/Epoxy複合材料之疲勞性能 62
4.2.4 RGO/Epoxy複合材料之50℃疲勞性能 66
4.2.5複合材料之常高溫疲勞性能比較 70
4.3 XRD繞射頻譜分析 73
4.4 複合材料之顯微觀察及分析 74
第五章 結論 88
未來展望 90
參考文獻 91

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