碳納米管應變傳感器測量理論與顯微拉曼應變測量技術(shù).pdf

1、近年來，微、納領(lǐng)域科學技術(shù)的發(fā)展對開發(fā)跨尺度力學參量的傳感與檢測新方法的迫切需求受到了國內(nèi)外多學科研究者的共同關(guān)注。隨著碳納米管拉曼效應相關(guān)研究的發(fā)展，以碳納米管為傳感媒介實現(xiàn)拉曼光譜對非拉曼活性材料的力學參量測量成為一種有潛力的微尺度實驗力學測試技術(shù)。 本文在Wagner的拉曼應變傳感工作基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個完整的碳納米管應變傳感器測量理論體系。測量理論以單壁碳納米管作為應變傳感器，基于其頻移應變敏感性、共振、偏振等拉曼散射特性

2、，總體考慮平面內(nèi)所有方向碳管的拉曼散射效應，通過理論推導得出了碳納米管平面應變分量與拉曼頻移解析關(guān)系式。與Wagner的相關(guān)工作比較顯示，本文的測量理論不僅能夠比較準確地表征變形體表面任何載荷狀態(tài)下任何方向的應變，而且對多種常見的拉曼模式具有比較廣泛的適用性。 本文在碳納米管應變傳感器測量理論基礎(chǔ)上進一步提出了顯微尺度下拉曼應變花測量技術(shù)。該技術(shù)建立了拉曼應變花方程組，通過三個偏振方向的拉曼測量可以直接獲得微米或更小尺度采樣點的

3、三個平面應變分量值（正應變εx.εy和剪應變γxy）。本文實驗驗證了測量理論與拉曼應變花技術(shù)的正確性，并進一步表明：拉曼應變花技術(shù)在繼承傳統(tǒng)拉曼應變測量技術(shù)所有特點的同時，突破了其對研究對象的局限，能夠在工程應用中通過附著、修飾、摻雜等方式實現(xiàn)對其它非拉曼活性固體材料表面平面應變分量的直接測量以及微區(qū)域應變場的實驗分析。 本文還開展了顯微拉曼應力/應變測量技術(shù)的微區(qū)域、微結(jié)構(gòu)應用研究。其中，應用拉曼掃描技術(shù)實現(xiàn)了對動態(tài)毛細效應所