【摘要】：碳納米管不只是機械性能優(yōu)異,還具有出色的光電性能和熱學性能,故而受到了學術界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。因為曲率效應的存在,相比于大直徑的單壁碳納米管,亞納米直徑的單壁碳納米管具有更優(yōu)異的性能。直徑小于5?時,單壁碳納米管π* s*雜交效應很強,帶狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使其趨向于金屬性,直徑為4?的單壁碳納米管具有超導體性能。故而已經(jīng)有很多人把目光聚集到制備及研究直徑為4?的單壁碳納米管工作中來。此外,2002年,清華大學范守善課題組通過CVD方法制備得到了超順碳納米管陣列,從而開啟了碳納米管從微觀到宏觀的大門,基于碳納米管薄膜的柔性器件也因此得到了快速發(fā)展。但是此類柔性器件形變依舊很小,限制了該柔性器件的進一步發(fā)展。對于以上兩大挑戰(zhàn),本文針對性了做了如下的工作:以中性生物素蛋白為載體純化提取小直徑單壁碳納米管。CVD法制備的單壁碳納米管混合物多以碳納米管束的形式存在,且含有無定形碳雜質(zhì)。中性生物素蛋白易與無定形碳以及碳納米管束結(jié)合,發(fā)生結(jié)合后,無定形碳以及碳納米管束的溶解度增加,通過離心的方法即可得到單個的小直徑單壁碳納米管,在該過程中除去了絕大部分的單壁碳納米管束、無定形碳以及大直徑的單壁碳納米管。然而,經(jīng)過這個步驟之后,我們發(fā)現(xiàn)得到的產(chǎn)物中依舊含有少量的無定形碳,故而我們在其中加入生物素atto 550,進一步增加二者溶解性的區(qū)別,通過離心的方法最終達到純化提取小直徑單壁碳納米管的目的。AFM照片顯示,通過這種方法,我們最終得到了直徑為0.38 nm的單壁碳納米管。大形變電阻式應變傳感器的制備及其應用探究。我們以橡膠纖維為鞘核心,在其上噴涂橡膠溶液,覆蓋一層均勻的橡膠層,然后在橡膠層外面包裹碳納米管,得到了一種高度可拉伸地螺旋狀地褶皺型應變傳感器,它能夠可恢復地拉伸至600%,同時電阻變化達到160%。其電阻變化規(guī)律為兩段線性變化關系:應變?yōu)?%到200%的時候,GF1=0.5;應變?yōu)?00%到600%的時候,GF2=0.14。作為扭轉(zhuǎn)傳感器,樣品每厘米最多可以扭轉(zhuǎn)2.2圈,能夠使得線性電阻變化高達14%,同時樣品耐用性好且能夠快速響應。在應用方面,我們將制作好的應變傳感器樣品貼在腰部、膝關節(jié)、指關節(jié)分別作為呼吸監(jiān)測器、運動監(jiān)測器和指關節(jié)數(shù)據(jù)采集器。在呼吸監(jiān)測方面,我們的技術提供了一種可靠的、不受妨礙方式來獲得呼吸模式,并且該方法不受噪聲、光、輻射、大氣壓或者磁場的影響。我們的應變傳感器制備的呼吸監(jiān)測器不僅僅可以鑒別呼吸作用的缺陷,而且能夠區(qū)分不同的反常呼吸模式,比如阻塞性呼吸、庫斯莫爾呼吸、畢奧失調(diào)型、陳-施氏呼吸以及長呼吸。此外,我們的應變傳感器提供了一個非常方便的方法來測量大形變,故而有很多潛在應用,如醫(yī)療保健,在娛樂、虛擬現(xiàn)實、機器人、人工肌肉矯正等方面的數(shù)據(jù)采集,工業(yè)和航天工程。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212;TB383.1

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本文編號：2163290