由高分子聚合物基體和納米顆粒組成的導(dǎo)電復(fù)合材料因其優(yōu)良的力學(xué),熱學(xué)及電學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于航空航天,電子,汽車及醫(yī)療等領(lǐng)域。碳納米管(CNT)具有高長徑比,高電子遷移率和高強(qiáng)度的特點(diǎn),其在聚合物基體中形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在外力的作用下會(huì)發(fā)生重構(gòu),有望為設(shè)計(jì)高靈敏度的柔性傳感器件提供新的思路。本研究系統(tǒng)分析了多壁碳納米管(MWCNT)/聚偏氟乙烯(PVDF)復(fù)合材料在直流電下的壓阻特性,并建立了RLC等效電路模型,對(duì)材料在交流電下的力-電耦合特性進(jìn)行了探討。首先,論文采用溶液流延的方式,經(jīng)過超聲分散和行星攪拌,制作了一種多壁碳納米管/聚偏氟乙烯(MWCNT/PVDF)薄膜。對(duì)薄膜進(jìn)行打磨和切片處理,用涂抹導(dǎo)電銀漿的方式添加電極,制成規(guī)格統(tǒng)一的應(yīng)變片。SEM形貌分析表明,MWCNT在聚合物基體中的分散性良好,無明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,能相互搭接形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。其次,搭建了小型測(cè)試平臺(tái),對(duì)應(yīng)變片在直流和交流電下的應(yīng)變傳感特性進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)應(yīng)變片可以承受20%的應(yīng)變而不斷裂。(2)在直流電路中應(yīng)變片具有壓阻特性,但是其應(yīng)變-電阻之間的關(guān)系表現(xiàn)出明顯的非線性。(3)在交流電路中,當(dāng)應(yīng)變?yōu)榱銜r(shí),其...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復(fù)合材料傳感器制作的一般策略
        1.2.2 壓阻式復(fù)合材料應(yīng)變傳感器
    1.3 本論文的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
2 MWCNT/PVDF納米復(fù)合材料的制備、表征及實(shí)驗(yàn)
    2.1 材料的制備工藝
        2.1.1 熔融法
        2.1.2 流延法
    2.2 材料的選擇
        2.2.1 碳納米管的選擇
        2.2.2 高分子基體的選擇
    2.3 MWCNT/PVDF納米復(fù)合材料的制作工藝流程
    2.4 SEM斷面形貌分析
    2.5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及測(cè)試方法
    2.6 本章小結(jié)
3 MWCNT/PVDF納米復(fù)合材料在直流電下的壓阻特性
    3.1 MWCNT/PVDF復(fù)合材料薄膜的導(dǎo)電特性
        3.1.1 碳納米管滲流網(wǎng)絡(luò)模型
        3.1.2 應(yīng)變片的導(dǎo)電率
    3.2 MWCNT/PVDF薄膜應(yīng)變片的壓阻特性
        3.2.1 材料變形對(duì)碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的影響
        3.2.2 隧道效應(yīng)理論
        3.2.3 材料的電阻-應(yīng)變關(guān)系
    3.3 本章小結(jié)
4 MWCNT/PVDF納米復(fù)合材料在交流電下的力-電耦合特性
    4.1 復(fù)合材料的介電損耗特性
        4.1.1 介電損耗產(chǎn)生的原因
        4.1.2 介電損耗的表征
    4.2 MWCNT含量及測(cè)試電壓對(duì)復(fù)合材料介電損耗的影響
        4.2.1 MWCNT含量對(duì)材料介電損耗的影響
        4.2.2 測(cè)試電壓對(duì)材料介電損耗的影響
    4.3 交流電下應(yīng)變對(duì)復(fù)合材料介電損耗的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 MWCNT/高分子基納米復(fù)合材料的等效電路模型
    5.1 MWCNT/PVDF復(fù)合材料RLC等效電路模型的建立
    5.2 模型的驗(yàn)證
    5.3 統(tǒng)一的RLC等效電路模型
        5.3.1 材料的選擇與制備
        5.3.2 形貌分析和模型驗(yàn)證方法
        5.3.3 材料導(dǎo)電性,損耗特性及模型驗(yàn)證結(jié)果
    5.4 RLC等效電路模型的應(yīng)用展望
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)論文及研究成果



本文編號(hào)：3882694