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碳纳米管导电网络结构对复合材料拉伸变形的响应性
  • ISSN号:1007-8827
  • 期刊名称:《新型炭材料》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院金属研究所、沈阳材料科学国家联合实验室,辽宁沈阳110016, [2]沈阳建筑大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110168
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(90606008);辽宁省教育厅项目(2008589).
中文摘要:

基于碳纳米管(CNT)优异的导电能力和聚氨酯(Pu)弹性体的大变形特性,原位聚合制备CNT/PU复合材料,并研究其在拉伸变形过程中CNT网络结构的演变,及其电学性能对拉伸应变的响应敏感性。结果表明,CNT/PU复合材料具有显著的电阻一应变响应敏感性,其在大应变范围(0~200%)内电阻率变化高达6个数量级以上,这与CNT导电网络在拉伸过程中的结构演变密切相关。复合材料在拉伸过程中的体积膨胀使得CNT体积分数随应变的增加而逐渐降低,当CNT含量低于渗流阈值时,CNT网络呈断开状态并导致复合材料电阻的急剧增加;此外,CNT含量对复合材料电阻-应变响应敏感性也有显著影响。CNT/PU复合材料电阻对拉伸应变的响应敏感性使得该材料可望应用于结构诊断、应变传感、安全监控、智能材料与结构系统等领域。

英文摘要:

Carbon nanotube/polyurethane (CNT/PU) composites were prepared by using an in-situ polymerization method, and their electrical sensitivity to tensile strain was investigated. The addition of CNTs can remarkably enhance both the mechanical strength and electrical conductivity of the composite. The CNT/PU composite exhibits a high sensitivity of electrical resistance to changes in tensile strain. The electrical resistance of the CNT/PU composite increases by six orders of magnitude in the enlongation range 0-200%, which can be attributed to the decrease of CNT volume fraction, expansion of total volume, and changes in the CNT-network structure under the high strain. The dependence of electrical resistivity of the composites on tensile strain can be well explained by a percolation threshold theory. The high electrical sensitivity of the CNT/PU composites to tensile strain can be used as an intelligent material and strain sensors in the field of construction safety.

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期刊信息
  • 《新型炭材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:成会明
  • 地址:太原市桃园南路11号中科山西煤化所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:tcl@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025254
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-8827
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1116/TQ
  • 邮发代号:22-164
  • 获奖情况:
  • 1999年、2000、2001年连续三年评为山西省一级期刊,荣获中科院2000年优秀期刊三等奖,入选2001年度科技部组织的“中国期刊方阵”,中国期刊方阵“双效”期刊,2004年获第三届中国百科杰出学术期刊奖,2005年获第三届国家期刊提名奖,2006年获第二届北方十佳期刊奖,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:5764