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《应变率对聚酰胺导电复合材料压阻效应的影响【文献综述】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、毕业论文文献综述工程力学应变率对聚酰胺导电复合材料压阻效应的影响1 绪论本文主要讲述在文献阅读过程中摘录的对本课题的理论指导内容，以及相关理论的发展阶段。本文通过对不同材料对导电高聚物体系在载荷作用下的应力应变关系和不同纤维含量、不同碳纳米管含量复合材料在不同应变率下电阻变化规律两个方面，进行相关的材料引述，丰富课题的研究内容。2不锈钢纤维/碳纳米管/聚酰胺导电高聚物体系在载荷作用下的应力应变关系2.1不锈钢纤维所属导电纤维高聚物体系导电规律不锈钢纤维纤维类导电高聚物体系导电规律如正交及单向CFRP复合材料[1]在静态拉伸载荷作用下,其
2、电阻变化率随着应变增加表现为3个阶段:较为迅速增加的线性阶段、非线性平缓阶段和阶梯状迅速增加阶段,其实质反映了材料内部纤维在不断增加的应力作用下逐步伸长、变形和断裂的过程,因此可以在结构智能结构中作为传感材料用于结构完整性的自诊断和自监测;在较小应力幅值(24%)的交变载荷作用下,2种材料的电阻变化率都表现出明显的电阻应变特性和一定的可逆性,单向CFRP复合材料的电阻变化率较正交CFRP复合材料对应变更敏感。导电纤维的导电行为具有非连续性。Xue[2]等采用气相沉积聚合方法制备了聚吡咯/聚已内酰胺纤维，并对纤维在内轴拉伸情况先电阻鱼应变
3、的关系进行了研究，结果表明该纤维电阻在单轴拉伸过程中电阻出现线性增大；万炜涛[3]曾对单轴拉伸对碳黑/聚已内酰胺纤维电阻进行了研究。导电粒子填充的纤维材料在拉力的作用下将发生弹性形变，电阻随拉伸听便增大为增大，在某一临界应变下，电阻呈现非线性增大，这一现象称为电阻“正效拉力系数”效应[4]。1.2碳纳米管复合物导电体系在载荷作用下的应力应变关系碳纳米管复合物导电体系的相关研究是：自20世纪90年代Iijima[5]发现碳纳米管(Carbonnanotubes,CNTs)以来,由于其独特的力学性能、电学性能和极高的纵横比,使CNTs在纳米
4、电子器件、催化剂载体、电极材料、储氢材料等方面的应用取得了引人注目的进展[6~8].迄今,CNTs填充高分子复合材料的研究主要集中在力学增强以及光学性能的改进方面.其制备方法主要是溶液法和原位聚合方法.但尚存在工艺复杂且溶剂使用及残留、成本高及产量低等问题.CNTs填充高分子复合体系导电特性的研究尚不多见,特别是CNTs/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的导电性的研究尚未见报道.[9]理想的碳纳米管可认为是由六角网格状石墨片层卷曲而成的无缝同心圆柱。按石墨层数目的不同,碳纳米管可分为多壁碳纳米管（MWNT）和单壁碳纳米管（SWNT）。碳
5、纳米管具有管径小、长径比大的特点,被视为准一维材料。[10]碳纳米管的形变可带来电导值的变化。Tombler等[11]发现SWNT的电导率可因形变而产2个数量级的变化。紧束缚计算法（thetight-bindingcalculation）表明在局部弯曲时,扶手椅式SWNT的原子发生sp²到sp³的变化，电导值随之降低不过Paulson等[12]发现MWNT的电阻值没有随形变而变化。经Liu等[13]细致研究,发现导电性CNT（n-m=3p）形变后电子能带产生一定的能隙,从而变成半导体;除非施力情况特殊,才会保持导电性。而半导体性质的CN
6、T形变后电子能隙保持,不会变得具有导电性。1.3聚酰胺类复合物导电体系在载荷作用下的应力应变关系聚酰胺类高聚物导电复合物导电规律如聚乙烯石墨半导体复合物(HDPE/GP)在轴向压力下的压阻特性[14]。结果表明,这种复合物的导电性有较显著的压力依赖性。在低压力范围内电阻随压力增加而降低,在较高压力下则随压力增大而升高,呈现出所谓的“电阻负压力系数(NPCR)”和“正压力系数(PPCR)”效应。电阻的压力依赖性,以及在恒压力作用下表现出来的“电阻蠕变”行为,被认为与导电粒子网络在应力作用下的破坏与重组有关。2材料不同含量下应力应变关系研究
7、2.1单轴压阻行为的产生源于材料受外力变形而导致的渗流网络微结构变化,且这种变化强烈依赖于填料含量当填料含量较低时(渗流阈值附近),体系电阻率随压力升而表现为电阻正压力系数行为;当填料含量较高时,体系电阻率随压力升高显现电阻负压力系数效应.完全卸载的零压力下,电阻基线随压缩循环随循环次数增大而发生漂移,这种漂移与轴向残余压缩应变有关,可以通过增加循环次数来加以稳定.交联可以减小残余压缩应变,并抑制填充复合体系电阻基线的漂移[15].2.2研究了聚乙烯石墨半导体复合物(HDPEGP)在轴向压力下的压阻特性结果表明,这种复合物的导电性有较显
8、著的压力依赖性。在低压力范围内电阻随压力增加而降低,在较高压力下则随压力增大而升高,呈现出所谓的“电阻负压力系数(NPCR)”和“正压力系数(PPCR)”效应。电阻的压力依赖性,以及在恒压力作用下表现出来的
