碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移及粘附性能研究.pdf

1、壁虎優(yōu)異的爬壁性能來(lái)源于其腳掌精細(xì)的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)并制備具有優(yōu)異粘附性能的仿壁虎剛毛陣列對(duì)爬壁機(jī)器人具有重要的意義。本文以碳納米管陣列為材料，采用化學(xué)氣相沉積法制備，以聚氨酯為介質(zhì)進(jìn)行基底轉(zhuǎn)移，并研究其粘附特性。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用催化化學(xué)氣相沉積法，以鐵離子為催化劑，乙炔為碳源，氬氣為工作氣體，生長(zhǎng)溫度為750℃，在硅基底上制備碳納米管陣列。掃描電鏡測(cè)試結(jié)果表明：碳納米管陣列定向度良好、管身平直、表面潔凈、管徑均勻。

2、r>　　2.采用聚氨酯為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，將碳納米管陣列進(jìn)行基底轉(zhuǎn)移。試驗(yàn)結(jié)果表明：20％的熱塑性聚氨酯作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，固化溫度約70℃，固化時(shí)間60-90分鐘，接觸壓力30-50mN為最佳轉(zhuǎn)移工藝。優(yōu)化工藝參數(shù)后，可將不同尺寸碳納米管陣列完整轉(zhuǎn)移至銅、鋁、玻璃、PET、布、紙、鐵等不同基底。轉(zhuǎn)移至PET、Cu、Al基底后，CNTs陣列法向粘附強(qiáng)度從0.2kPa分別增加至17.3kPa、14.7k Pa、13.4kPa，提高約2個(gè)數(shù)量級(jí)；切向粘附

3、強(qiáng)度從26.1kPa分別增加至75.3k Pa、81.8kPa、85.8kPa，提高約200%。
　　3.粘附特性測(cè)試表明：當(dāng)法向載荷為4500mN，切向位移為0.2mm，碳納米管陣列法向粘附強(qiáng)度達(dá)6N/cm2；當(dāng)法向載荷為4500mN，切向位移為2mm，切向粘附強(qiáng)度達(dá)26 N/cm2；重復(fù)使用性能良好；以不同角度脫附時(shí)，25°易于粘附、35°易于脫附。掃描電鏡顯示，法向、切向粘附力測(cè)試后的碳納米管陣列微觀結(jié)構(gòu)無(wú)明顯損傷，頂層分布