基于層層自組裝的納米碳管柔性應變傳感器研究.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。計算機實時評估系統(tǒng)可以大大推進橋梁的健康檢測水平,而由大量傳感器組成的傳感網(wǎng)絡則是建立該系統(tǒng)的基礎。能適應外界環(huán)境變化并且可以安裝在不平整表面上的柔性應變傳感器是未來發(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,目前已有不少相關報道。但是,基于柔性基底的碳納米管薄膜應變傳感器的相關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變傳感器,對傳感器敏感元碳納米管薄膜的性能進行了探討,對應變傳感器的應變響應性能和穩(wěn)定性能進行了研究。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電機理,并分析了關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加工工藝,在柔性襯底上制備了應變傳感器。該傳感器通過輸出薄膜電阻反映應變大小。測試了器件對壓應變