[發明專利]一種基于碳納米管三維網絡薄膜的應變傳感器制備方法

有效

• 申請號: 201210436811.7
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN103808247A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 盧少微;賁強;張海軍;高禹;聶鵬;呂偉
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

1.一種基于碳納米管三維網絡薄膜的應變傳感器制備方法，是通過以下步驟實現的：

（1）碳納米管和表面分散劑的混合物通過機械融合的方法制備碳納米管的單分散水溶液，其中碳納米管選用多壁碳納米管、單壁碳納米管、功能化碳納米管，表面活性劑選用TX-100，SDS、SDBS，碳納米管的水溶液濃度控制在0.01-2.5wt%，表面活性劑：碳納米管質量比=20：1-1：1，機械融合法主要包括研體研磨、磁力攪拌、超聲分散、高速離心法；

（2）將碳納米管的單分散水溶液倒入真空吸濾裝置的上容器在過濾膜上抽濾成膜，過濾膜選用孔徑為0.22或0.44μm的混纖膜或PTFE膜，控制真空度為40-100kpa；

（3）將碳納米薄膜與過濾膜一同放入不銹鋼板間壓實，放入烘箱內50-150度固化1-10小時，固化完成后剝離濾膜后得到碳納米管三維薄膜；

（4）從碳納米管薄膜上切下長方形結構，利用導電膠將銅導線固定于碳納米管薄膜表面，將此傳感器埋入復合材料內部或外貼于復合材料外部）特定位置，按復合材料固化工藝固化成型；

（5）復合材料靜態拉伸實驗過程中，利用四探針法分別測量碳納米管薄膜的電流與電壓變化，計算碳納米管薄膜傳感器電阻變化-應變關系曲線，擬合得到應變傳感系數S值如下：

S=ΔR/R0ϵ]]>

其中，S為應變傳感系數；ΔR為電阻變化；R₀為初始電阻；ε為應變；

（6）該碳納米管三維薄膜應變傳感器的電阻率可達到10^-3-10^-5Ω·m。

2.如權利要求1所述的一種基于碳納米管三維網絡薄膜的應變傳感器制備方法，是通過以下具體步驟實現的：

a、碳納米管和表面分散劑的混合物通過機械融合的方法制備碳納米管的單分散水溶液，其中碳納米管選用多壁碳納米管，表面活性劑選用TX-100，碳納米管的水溶液濃度控制在0.1wt%，表面活性劑：碳納米管質量比=5：1，機械融合法主要包括研體研磨、磁力攪拌、超聲分散、高速離心法；

b、將碳納米管的單分散水溶液倒入真空吸濾裝置的上容器在過濾膜上抽濾成膜，過濾膜選用0.22PTFE膜，控制真空度為60kpa；

c、將碳納米薄膜與過濾膜一同放入不銹鋼板間壓實，放入烘箱內100度固化4小時，固化完成后剝離濾膜后得到碳納米管三維薄膜；

d、從碳納米管薄膜上切下長方形結構，利用導電膠將銅導線固定于碳納米管薄膜表面，將此傳感器埋入復合材料內部或外貼于復合材料外部特定位置，按復合材料固化工藝固化成型。

3.如權利要求1所述的一種基于碳納米管三維網絡薄膜的應變傳感器制備方法，是通過以下具體步驟實現的：

a、碳納米管和表面分散劑的混合物通過機械融合的方法制備碳納米管的單分散水溶液，其中碳納米管選用多壁碳納米管、單壁碳納米管、功能化碳納米管，表面活性劑選用TX-100、SDS、SDBS，碳納米管的水溶液濃度控制在0.01wt%，表面活性劑：碳納米管質量比=20：1，機械融合法主要包括研缽研磨、磁力攪拌、超聲分散、高速離心；

b、將碳納米管的單分散水溶液倒入真空吸濾裝置的上容器在過濾膜上抽濾成膜，過濾膜選用孔徑為0.22或0.47μm的混纖膜或PTFE膜，控制真空度為40kpa；

c、將碳納米薄膜與過濾膜一同放入不銹鋼板間壓實，放入烘箱內50度固化10小時，固化完成后剝離濾膜得到碳納米管三維薄膜；

d、從碳納米管薄膜上切下長方形結構，利用導電膠將銅導線1固定于碳納米管薄膜2的表面，將此傳感器埋入復合材料內部或外貼于復合材料外部特定位置，按復合材料固化工藝固化成型。