基于層層自組裝的納米碳管柔性應(yīng)變傳感器研究.pdf

1、近年來結(jié)構(gòu)性建筑大量增加,提高這些建筑的安全檢測水平十分重要。計算機(jī)實時評估系統(tǒng)可以大大推進(jìn)橋梁的健康檢測水平,而由大量傳感器組成的傳感網(wǎng)絡(luò)則是建立該系統(tǒng)的基礎(chǔ)。能適應(yīng)外界環(huán)境變化并且可以安裝在不平整表面上的柔性應(yīng)變傳感器是未來發(fā)展的趨勢。其中碳納米管薄膜傳感器由于具有優(yōu)異的性能而成為研究熱點,目前已有不少相關(guān)報道。但是,基于柔性基底的碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的相關(guān)研究主要集中于國外,而且大多數(shù)研究針對的是剛性基底。并且現(xiàn)有的碳納米管應(yīng)變

2、薄膜研究,大多未考慮薄膜對工作環(huán)境的適用性。本文設(shè)計并制作了一種用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的柔性碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器,對傳感器敏感元碳納米管薄膜的性能進(jìn)行了探討,對應(yīng)變傳感器的應(yīng)變響應(yīng)性能和穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究。利用層層自組裝(Layer-by-layer, LBL)方法在柔性基底聚乙烯膜上制備了單壁碳納米管網(wǎng)狀薄膜,并對其進(jìn)行了SEM、AFM薄膜表面形貌表征。測試了薄膜電性能,探討了碳納米管薄膜的導(dǎo)電機(jī)理,并分析了關(guān)鍵工藝因素對薄膜電性能的影響

3、以優(yōu)化LBL工藝。試驗表明碳納米管薄膜有良好的電導(dǎo)性,12層薄膜的電阻率為1.47×10-9M？·m；薄膜的電阻隨著層數(shù)的增加呈指數(shù)態(tài)下降,電阻率越來越低；改變PDDA(poly (dimethyldiallylammonium chloride)濃度或碳納米管濃度亦對薄膜導(dǎo)電性能有較大影響。測試了薄膜透光性。采用層層自組裝碳納米管薄膜及微細(xì)加工工藝,在柔性襯底上制備了應(yīng)變傳感器。該傳感器通過輸出薄膜電阻反映應(yīng)變大小。測試了器件對壓應(yīng)變