碳納米管紗線作為一種直接以碳納米管（CNTs）為主體材料制成的宏觀纖維狀材料,不僅具有碳納米管本身的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等特性,而且其良好的一維線性結(jié)構(gòu)使其具有被織造成織物的潛力。因此,碳納米管紗線是智能織物研究的良好選擇。然而,目前的生產(chǎn)工藝所制備的CNT紗線普遍直徑小且強(qiáng)力低,內(nèi)部結(jié)構(gòu)蓬松,碳管之間相互作用力較低,容易產(chǎn)生滑移,導(dǎo)致其在織物應(yīng)用中存在性能穩(wěn)定性低、可織性差等缺陷。為解決這一問(wèn)題,增加CNT紗線在智能織物中的應(yīng)用潛力,本文采用膜卷成紗工藝與抽拔致密改性工藝相結(jié)合,改善CNT紗線的蓬松結(jié)構(gòu),提高CNT紗線的力電性能。為了進(jìn)一步改善CNT紗線的結(jié)構(gòu)和性能,分別在丙酮浸潤(rùn)條件下以及PVA復(fù)合條件下對(duì)CNT膜卷紗進(jìn)行抽拔致密改性,分析探討了兩種條件下的抽拔改性工藝對(duì)紗線力電性能的影響。首先,本課題采用膜卷成紗工藝與抽拔致密改性工藝相結(jié)合,制備得到抽拔改性CNT膜卷紗。通過(guò)偏振光顯微鏡、掃描電子顯微鏡對(duì)其結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行表征;通過(guò)單纖維強(qiáng)力拉伸儀對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試;通過(guò)單纖維強(qiáng)力拉伸儀與數(shù)字萬(wàn)用表結(jié)合,對(duì)其電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。研究發(fā)現(xiàn),抽拔改性處理可以有效改善CNT膜卷紗的蓬松結(jié)構(gòu),提... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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碳納米管宏觀集合體：紗線、薄膜、陣列[18]

東華大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論4圖1-2加捻對(duì)碳納米管紗線結(jié)構(gòu)與性能的影響[44-46]Figure1-2TheinfluenceoftwistingonthestructureandpropertiesofCNTyarn[44-46]為了進(jìn)一步研究加捻給CNT紗線所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)影響。MengheMiao[46]等人分析了干法紡絲CNT紗線的孔隙率、泊松比和加捻程度的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)其孔隙率可以隨著捻度的增加從90%降低到40%，同時(shí)泊松比不斷增加，進(jìn)而說(shuō)明可以通過(guò)捻度來(lái)控制紗線的孔隙率與泊松比，從而實(shí)現(xiàn)性能的可調(diào)控性。2012年，Shang[47]等人將碳納米管陣列膜進(jìn)行超倍加捻，制得了可伸縮的螺旋結(jié)構(gòu)碳納米管繩，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于彈簧，最大斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)250%，這種超倍加捻作用能夠大幅度的提升彈性。但是過(guò)度加捻使得CNT紗線內(nèi)部纖維束產(chǎn)生滑移，損傷結(jié)構(gòu)，同時(shí)使得纖維束偏離軸向較多，取向嚴(yán)重降低，導(dǎo)致其力學(xué)性能較差。。由此可見(jiàn)，加捻對(duì)CNT紗線力學(xué)性能的提升具有局限性。為了改善加捻紗線的力學(xué)性能，有學(xué)者直接將單壁碳納米管紗線加壓成扁平狀，力學(xué)強(qiáng)度顯著增大[48]。但是斷裂伸長(zhǎng)率僅為1.2%，不能應(yīng)用在極易變形的可穿戴織物上。更有學(xué)者采用加捻再垂直加壓的循環(huán)操作，得到扁平截面的CNT紗線，力學(xué)和電學(xué)性能比原膜卷紗均有所提高[49]。以上研究證明，加壓可以使紗線致密化，提高纖維束之間的相互作用力，進(jìn)而提高其力學(xué)性能。但是這種垂直加壓方式直接將圓柱形紗線壓成扁平狀，與其他一維線性圓形截面紗線在形狀體積上的兼容性差，限制其應(yīng)用，也不利于大批量生產(chǎn)。

CNT窄膜加捻后加壓處理后的結(jié)構(gòu)[49]


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