《結構可控碳納米管複合膜的壓阻回響機制研究》是依託北京航空航天大學，由王紹凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：結構可控碳納米管複合膜的壓阻回響機制研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：王紹凱
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳納米管膜的壓阻效應近幾年引起了眾多學者的關注，且有不少報導。但是申請者最近在研究氣相沉積法製備的碳納米管膜發現，該種膜在拉應力作用下，除了具有一般碳納米管膜狀材料的優良壓阻效應外，其力學性能比一般碳納米管膜狀材料高几十倍。初步分析發現，該種膜的力、電特性與其內部碳納米管網路和集束結構有關，明晰其中的作用機制，對於充分利用碳納米管優異的功能和力學特性，開發新型應變感測材料具有重要指導意義。本項目即針對這一背景，深入研究氣相沉積碳納米管膜網路結構和集束結構的導電與力學強化機制，揭示碳納米管堆積取向形態對其導電和力學性能的影響規律，以及外力作用下碳納米管膜的壓阻回響規律。在此基礎上，對碳納米管複合膜進行力、電效應協同設計，掌握高壓阻應變係數高強碳納米管複合膜壓阻材料的製備方法，有效解決一般壓阻碳納米管膜力學性能低的難題，為開闢新型應變感測材料提供科學依據。
結題摘要
氣相沉積碳納米管膜具有優良的壓阻效應和力學性能，本項目即針對該類碳納米管膜壓阻功能特性，深入研究其結構調節方法與導電機制，揭示碳納米管膜和複合膜壓阻回響主控機制，分析壓阻效應對外力類型的敏感性及影響因素，在此基礎上，實現協同力學性能與壓阻回響的碳納米管複合膜結構設計。研究結果表明，利用浮動催化氣相沉積方法製備的碳納米管膜厚度均勻且表面平整，通過收集速度控制、溶劑密實等方法實現了膜結構調控。隨著溫度升高，碳納米管膜及其複合膜電阻率增大，表明該種催化劑交聯共生的連續碳納米管網路結構中本徵電阻起主控作用。拉伸載荷作用下，碳納米管膜電阻隨應變增加而增大，採用乙醇輔助濕牽伸/熱處理法可促進碳納米管定向排列，成功製備出高取向緻密化碳納米管膜，壓阻因子為13.2。在循環拉伸載荷和側向壓縮載荷作用下，碳納米管複合膜均呈現正壓阻效應；碳納米管取向度、樹脂含量、表面處理等對複合膜壓阻特性具有顯著影響，利用鹽酸處理可使環氧複合膜壓阻因子增至14.8。同時發現，複合膜壓阻因子與基體模量大小正相關，碳納米管/碳納米管集束與樹脂基體的強界面作用有助於提高壓阻效應，且在低於玻璃化轉變溫度50°C以上可以獲得穩定的壓阻回響。研究結果為碳納米管膜應變監測套用提供了科學依據。
