[发明专利]一种碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法

权利要求书

1.一种碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：在高倍扫描电镜腔膛内，通过微纳米操作将碳纳米管/碳纤维多尺度增强体固定于金属托架上，采用微弱力测量系统进行碳纳米管原位拉拔的接枝强度测试。

2.如权利要求1所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于，所述方法包括，

步骤A，碳纳米管/碳纤维多尺度增强体的剪裁与装配；

步骤B，碳纳米管/碳纤维多尺度增强体原位力学测量前的实验装配；

步骤C，碳纳米管/碳纤维多尺度增强体碳纳米管接枝力的测量。

3.如权利要求2所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其中，

步骤A所述碳纳米管/碳纤维多尺度增强体的剪裁与装配包括：将碳纳米管/碳纤维多尺度增强体在光学显微镜下剪切成规格为1-5mm长度的试样，并将所述试样固定于金属托架上。

4.如权利要求3所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述碳纳米管/碳纤维多尺度增强体在光学显微镜下剪切成规格为3mm长度的试样。

5.如权利要求3所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述金属托架为工字型，其上表面为平整表面，尺寸为3mm*5mm。

6.如权利要求2所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述步骤B碳纳米管/碳纤维多尺度增强体原位力学测量前的实验装配具体为，将带有力传感器的原子力针尖和在步骤A中准备好的试样置于高倍场发射扫描电镜的腔膛内，通过扫描电镜的实时观察结合微纳米操作保证原子力针尖的梁与碳纤维轴向保持平行。

7.如权利要求2所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：

所述步骤C碳纳米管/碳纤维多尺度增强体碳纳米管接枝力的测量具体为：

步骤C1，通过标准梁的校准(标准梁弹簧常数为9.38μN/μm)，获得原子力针尖的力与压电之间的转化系数为1μN/V；

步骤C2，寻找一单根碳纳米管，确保其轴向与碳纤维表面垂直，通过微纳米操作，将原子力针尖缓慢靠近这一碳纳米管的自由端，直到碳纳米管一部分与原子力针尖相互接触，在碳环境的扫面电镜腔膛内通过共聚焦电子辐照，使得碳纳米管与原子力针尖接合处沉积一层无定形碳，将碳纳米管与针尖牢固地粘结在一起，这种碳沉积方法获得的粘结强度为40-100Gpa；

步骤C3，沿垂直于碳纳米管表面方向缓慢均匀拉拔碳纳米管，直到碳纳米管与碳纤维表面接枝端发生破坏，记录整个过程的拉拔力-位移曲线以及最大破坏载荷Fmax；并通过公式

σ=4Fmaxπd2]]>

计算碳纳米管端部与碳纤维之间的接枝强度σ。

8.如权利要求2所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述步骤C1之前还包括在扫描电镜腔膛内，选定待测量的单根碳纳米管，沿碳纳米管轴向选取5个不同位置测量碳纳米管外径，取平均值d。

9.如权利要求7所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述步骤C3沿垂直于碳纳米管表面方向缓慢均匀拉拔碳纳米管通过三维移动操纵装置控制，使得拉拔碳纳米管在竖直方向。

10.如权利要求7所述的碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法，其特征在于：所述标准梁的校准具体为标准梁弹簧常数为9.38μN/μm。