垂直定向碳納米管（VACNT）陣列是一種極具潛力的仿壁虎干黏附材料。本文設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了制備過程中還原起始溫度作用,獲得了具有不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的VACNT。而且通過改變氣氛壓力合成了具有良好的基底結(jié)合強(qiáng)度的VACNT,實(shí)現(xiàn)重復(fù)黏附應(yīng)用。此外還研究了高溫環(huán)境中VACNT的黏附表現(xiàn),為其在極端環(huán)境下應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本文的主要成果和結(jié)論如下:1.通過改變化學(xué)氣相沉積過程中的還原起始溫度,實(shí)現(xiàn)了VACNT的管徑、壁數(shù)和密度等一系列參數(shù)的可控調(diào)節(jié)。隨著還原起始溫度升高,H₂對催化劑預(yù)處理時(shí)間縮短,導(dǎo)致催化劑表面粗糙度增大,VACNT的密度增大,外徑、壁數(shù)基本保持不變。此外過短的預(yù)處理時(shí)間會導(dǎo)致催化劑活性降低,減慢VACNT生長速率。2.通過調(diào)節(jié)化學(xué)氣相沉積過程中的氣壓,獲得了和基底結(jié)合強(qiáng)度可控的VACNT。在100-700 torr的氣壓范圍內(nèi),制備的VACNT和基底的結(jié)合強(qiáng)度在2.63-11.05 N/cm²的范圍內(nèi)。隨著氣壓升高,反應(yīng)腔內(nèi)碳原子濃度變大,生成的無定形碳增多,并覆蓋在Fe顆粒表面導(dǎo)致其失去活性。失活的Fe顆粒對應(yīng)的碳納米管停止生長,導(dǎo)致VAC... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿壁虎爬壁機(jī)器人及其腳掌所用的黏附材料

圖 1.2 壁虎腳掌的微納分級結(jié)構(gòu)虎；(b)壁虎腳掌具有 5 個(gè)腳趾；(c)壁虎腳趾上具有弧形瓣膜結(jié)構(gòu)；(d)瓣膜上具有圓柱狀毛末端的分叉形成匙突；(f)匙突板的微觀結(jié)構(gòu)。B 為剛毛末端寬度，L 為剛毛長度，dS徑，l 為匙突長度，d 為匙突軸直徑，b 為匙突板寬度，Lp 為匙突板長度。)發(fā)現(xiàn)隨著爬壁生物體重的增大，其腳掌表面結(jié)構(gòu)細(xì)分增加（圖 1.3(a)），即末[12]。這種現(xiàn)象可以用“接觸細(xì)化”(contactsplitting)理論進(jìn)行解釋。兩個(gè)宏觀表面

圖 1.3 爬壁生物足端的微結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的“接觸細(xì)化”理論(注:(a)爬壁生物的腳掌的結(jié)構(gòu)隨其體重增大而更加微細(xì)；(b)“接觸細(xì)化”原理)基于壁虎腳掌黏附特點(diǎn)的觀察，相關(guān)研究提出了以下幾種主要的黏附機(jī)理：黏液吸附、靜電吸引、真空吸附、毛細(xì)力作用、范德華力作用。首先生物學(xué)家觀察壁虎腳掌并沒有發(fā)現(xiàn)粘液的分泌腺體，所以排除黏液吸附機(jī)理。對于真空吸附假設(shè)，將壁虎腳掌材料置于真空環(huán)境中，

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3560862