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

1、顯微拉曼光譜技術(shù)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(jié)構(gòu)材料的力學(xué)測量是力學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)。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(yīng)變/應(yīng)力成線性關(guān)系，將碳納米管作為拉曼力學(xué)傳感介質(zhì)來分析碳纖維復(fù)合材料的微區(qū)應(yīng)力分布情況。
　　 論文主要內(nèi)容及結(jié)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(yīng)；選擇小于5％的激光功率，能夠有效避免熱效應(yīng)。
　　 (2)具體研究了碳纖維復(fù)合材料中纖維周邊微區(qū)的應(yīng)力分布；發(fā)現(xiàn)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力分布并不是一個(gè)定值，通過垂直于纖維和平行于纖維兩個(gè)方向上拉曼點(diǎn)掃描的考察，發(fā)現(xiàn)距離纖維越遠(yuǎn)其應(yīng)力越小，在距離纖維8倍直徑距離以外的范圍內(nèi)，應(yīng)力基本不變。論文成功對材料微區(qū)進(jìn)行拉曼面掃描，并獲得了基體各個(gè)位置的碳管拉曼G’峰頻移增量分布圖，從而計(jì)算出了距離纖維不同距離處的應(yīng)力分布。發(fā)現(xiàn)基

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