纳米碳纤维复合材料电阻—应变传感性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要纳米碳纤维(CarbonNanofibers，简称CNFs)是一种直径在50nm～200nm的新型纳米材料。纳米碳纤维除了具有普通碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量非常少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。在电磁屏蔽材料、导电复合材料、催化剂载体等方面具有巨大的应用潜力。本文简要叙述了纳米材料的基本概念与性质、纳米碳纤维的制备方法，在此基础上论述纳米碳纤维的独特的性质和应用潜力，以及纳米碳纤维当前的研究状况。其次本文还介绍了纳米碳纤维存在的缺陷和有待改善的问题，阐述本课题研究的目标和意义。本文首

2、先研究了纳米碳纤维的表面改性，针对纳米碳纤维缺少极性官能团的问题，本文使用了酸化处理的表面改性方法，实验表明，表面改性能够有效改善纳米碳纤维的表面性能，增强界面粘接，提高复合材料的力学性能。此外，本文还对表面改性的机理进行了探讨。本文其次研究了纳米碳纤维复合材料的电性能，本文是围绕纳米碳纤维的电阻一应变传感性能展开的，因此电性能是必须考虑和解决的重要环节。本文试验了不同含量的纳米碳纤维复合材料的电性能变化，并比较了酸化处理前后试样的电阻变化，讨论酸化处理对复合材料电性能的影响。同时，本文还考察了纳米碳纤维与酸化石墨的混杂效应。实验表明，纳米碳纤维具有良好的导电性能，

3、混杂效应能够有效降低导电复合材料的电阻。本文重点研究了纳米碳纤维的电阻一应变传感性能，对纳米碳纤维复合材料传感性能的研究是本实验的最终目的。本文先简要介绍了研究传感性能的重要意义，电阻一应变效应的测试方法，然后从各个方面考虑纳米碳纤维复合材料传感性能的影响因素，从而找到适当的方法，制备理想的纳米碳纤维复合材料传感器。结果表明，不同含量的纳米碳纤维试样的传感性能表现各异，6wt％含量的试样具有明显而稳定的传感性能。关键词：纳米碳纤维，表面改性，电性能，电阻一应变，传感性能。武汉理工大学硕士学位论文AbstractCarbonNanofibers(shorterform

4、CNFs)iSonekindofnewnanomaterialwhichhasadiameterof50am～200am．Carbonnanofibershasthepropertyoflowdensity，highratiomodulus，highratiostrength，highelectricalconduct，highthermalstabilityetc．asnormalcarbonfiber，besides，carbonnanofibersalsohastheadvantagesoflowdefect，longratiodiameter，bigrati

5、osurfacearea，structurecompactandSOon．Itwouldbewidelyusedinelectromagneticshieldingmaterial，electricconductioncompoundmaterial，catalystcarrierandSOon．Firstly，thetextbrieflyintroducedthenanomaterials’basicconcept，itscharacter，thewaystomakeit，onthisbasis，wetreatedcarbonnanofibers’distinct

6、propertyandapplicationpotential，anditscurrentsituationofstudy．Secondly，thetextrecommendedcarbonnanofibers’defectandtheproblemstoworkout，expoundedourresearch’targetandsense．Thecarbonnanofibers’surface巾odificationwasthefirstpointinthiStext．Inallusiontothecarbonnanofibers’lackofpolarfunct

7、ionalgroup，Weusedtacidizingmethod．Theexperimentsshowedthatthesurfacemodificationcouldimprovecarbonnanofibers’surfacecapability，promotetheinterfacebonding，enhancethecompositematerials’property．Besides，wediscussedthemechaniSill．Thecarbonnanofiberscompositematerial’electricalpropertywas