碳納米管應(yīng)變傳感器測(cè)量理論與顯微拉曼應(yīng)變測(cè)量技術(shù).pdf

1、近年來(lái)，微、納領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)開(kāi)發(fā)跨尺度力學(xué)參量的傳感與檢測(cè)新方法的迫切需求受到了國(guó)內(nèi)外多學(xué)科研究者的共同關(guān)注。隨著碳納米管拉曼效應(yīng)相關(guān)研究的發(fā)展，以碳納米管為傳感媒介實(shí)現(xiàn)拉曼光譜對(duì)非拉曼活性材料的力學(xué)參量測(cè)量成為一種有潛力的微尺度實(shí)驗(yàn)力學(xué)測(cè)試技術(shù)。 本文在Wagner的拉曼應(yīng)變傳感工作基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)完整的碳納米管應(yīng)變傳感器測(cè)量理論體系。測(cè)量理論以單壁碳納米管作為應(yīng)變傳感器，基于其頻移應(yīng)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(yīng)，通過(guò)理論推導(dǎo)得出了碳納米管平面應(yīng)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(cè)量理論不僅能夠比較準(zhǔn)確地表征變形體表面任何載荷狀態(tài)下任何方向的應(yīng)變，而且對(duì)多種常見(jiàn)的拉曼模式具有比較廣泛的適用性。 本文在碳納米管應(yīng)變傳感器測(cè)量理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了顯微尺度下拉曼應(yīng)變花測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)建立了拉曼應(yīng)變花方程組，通過(guò)三個(gè)偏振方向的拉曼測(cè)量可以直接獲得微米或更小尺度采樣點(diǎn)的

3、三個(gè)平面應(yīng)變分量值（正應(yīng)變?chǔ)舩.εy和剪應(yīng)變?chǔ)脁y）。本文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了測(cè)量理論與拉曼應(yīng)變花技術(shù)的正確性，并進(jìn)一步表明：拉曼應(yīng)變花技術(shù)在繼承傳統(tǒng)拉曼應(yīng)變測(cè)量技術(shù)所有特點(diǎn)的同時(shí)，突破了其對(duì)研究對(duì)象的局限，能夠在工程應(yīng)用中通過(guò)附著、修飾、摻雜等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)其它非拉曼活性固體材料表面平面應(yīng)變分量的直接測(cè)量以及微區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)分析。 本文還開(kāi)展了顯微拉曼應(yīng)力/應(yīng)變測(cè)量技術(shù)的微區(qū)域、微結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究。其中，應(yīng)用拉曼掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)毛細(xì)效應(yīng)所