基于CNTs拉曼力傳感介質(zhì)的碳纖維復合材料微區(qū)應力及其研究.pdf

1、顯微拉曼光譜技術在微尺度測量方面具備無損、無接觸、空間分辨率高的優(yōu)勢。微/納米結構材料的力學測量是力學領域研究的一個重點。論文利用多壁碳納米管的拉曼活性特性及其拉曼特征峰的頻移與所受應變/應力成線性關系，將碳納米管作為拉曼力學傳感介質(zhì)來分析碳纖維復合材料的微區(qū)應力分布情況。
　　 論文主要內(nèi)容及結論如下：
　　 (1)考察了拉曼激光參數(shù)對多壁碳納米管拉曼特征光譜的影響；確定了使用785nm拉曼激發(fā)光波長來檢測多壁碳納米管

2、，能夠有效避免熒光效應；選擇小于5％的激光功率，能夠有效避免熱效應。
　　 (2)具體研究了碳纖維復合材料中纖維周邊微區(qū)的應力分布；發(fā)現(xiàn)微區(qū)內(nèi)應力分布并不是一個定值，通過垂直于纖維和平行于纖維兩個方向上拉曼點掃描的考察，發(fā)現(xiàn)距離纖維越遠其應力越小，在距離纖維8倍直徑距離以外的范圍內(nèi)，應力基本不變。論文成功對材料微區(qū)進行拉曼面掃描，并獲得了基體各個位置的碳管拉曼G’峰頻移增量分布圖，從而計算出了距離纖維不同距離處的應力分布。發(fā)現(xiàn)基

3、體本身的殘余應力為壓應力，隨著外載拉伸應變增大到1.0%，材料本身克服了殘余壓應力，表現(xiàn)為拉應力。
　　 (3)進一步通過拉曼點掃描模式，對圓孔缺陷周邊微區(qū)域進行了拉曼研究；發(fā)現(xiàn)圓孔周邊不同位置處的校正應力滿足經(jīng)驗理論關系。通過0°和90°兩個偏振拉曼研究獲得了碳納米管/環(huán)氧樹脂薄片的力學傳感介質(zhì)應變-頻移因子，并證明了碳納米管/環(huán)氧樹脂薄片在1.0%應變范圍內(nèi)，碳管的拉曼G’峰頻移增量與應變之間有較好的線性關系，從而進一步表明