由高分子聚合物基體和納米顆粒組成的導電復合材料因其優(yōu)良的力學,熱學及電學特性被廣泛應用于航空航天,電子,汽車及醫(yī)療等領域。碳納米管(CNT)具有高長徑比,高電子遷移率和高強度的特點,其在聚合物基體中形成的導電網(wǎng)絡在外力的作用下會發(fā)生重構,有望為設計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,對材料在交流電下的力-電耦合特性進行了探討。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。對薄膜進行打磨和切片處理,用涂抹導電銀漿的方式添加電極,制成規(guī)格統(tǒng)一的應變片。SEM形貌分析表明,MWCNT在聚合物基體中的分散性良好,無明顯的團聚現(xiàn)象,能相互搭接形成三維導電網(wǎng)絡。其次,搭建了小型測試平臺,對應變片在直流和交流電下的應變傳感特性進行了分析。結果發(fā)現(xiàn):(1)應變片可以承受20%的應變而不斷裂。(2)在直流電路中應變片具有壓阻特性,但是其應變-電阻之間的關系表現(xiàn)出明顯的非線性。(3)在交流電路中,當應變?yōu)榱銜r,其...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復合材料傳感器制作的一般策略
        1.2.2 壓阻式復合材料應變傳感器
    1.3 本論文的研究目標和主要內容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內容及技術路線
2 MWCNT/PVDF納米復合材料的制備、表征及實驗
    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納米復合材料的制作工藝流程
    2.4 SEM斷面形貌分析
    2.5 實驗平臺的搭建及測試方法
    2.6 本章小結
3 MWCNT/PVDF納米復合材料在直流電下的壓阻特性
    3.1 MWCNT/PVDF復合材料薄膜的導電特性
        3.1.1 碳納米管滲流網(wǎng)絡模型
        3.1.2 應變片的導電率
    3.2 MWCNT/PVDF薄膜應變片的壓阻特性
        3.2.1 材料變形對碳納米管導電網(wǎng)絡的影響
        3.2.2 隧道效應理論
        3.2.3 材料的電阻-應變關系
    3.3 本章小結
4 MWCNT/PVDF納米復合材料在交流電下的力-電耦合特性
    4.1 復合材料的介電損耗特性
        4.1.1 介電損耗產生的原因
        4.1.2 介電損耗的表征
    4.2 MWCNT含量及測試電壓對復合材料介電損耗的影響
        4.2.1 MWCNT含量對材料介電損耗的影響
        4.2.2 測試電壓對材料介電損耗的影響
    4.3 交流電下應變對復合材料介電損耗的影響
    4.4 本章小結
5 MWCNT/高分子基納米復合材料的等效電路模型
    5.1 MWCNT/PVDF復合材料RLC等效電路模型的建立
    5.2 模型的驗證
    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 形貌分析和模型驗證方法
        5.3.3 材料導電性,損耗特性及模型驗證結果
    5.4 RLC等效電路模型的應用展望
    5.5 本章小結
結論
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間的學術論文及研究成果



本文編號：3882694