[发明专利]一种基于碳纳米管三维网络薄膜的应变传感器制备方法

摘要

一种基于碳纳米管三维网络薄膜的应变传感器制备方法，主要解决现有基于聚合物基体内的碳纳米管传感技术会影响复合材料成型及复合材料力学性能的问题。实现步骤：（1）将碳纳米管和表面分散剂的混合物通过机械融合的方法制备碳纳米管的单分散水溶液；（2）将碳纳米管的单分散水溶液倒入真空吸滤装置的容器在过滤膜上抽滤成膜；（3）将碳纳米薄膜与过滤膜压实，放入烘箱内固化，固化后剥离滤膜后得到三维薄膜；（4）从薄膜上切下长方形结构，将导线固定于薄膜表面，将此传感器埋入复合材料内部特定位置，按复合材料固化工艺成型。具有界面结合性能好，可与复合材料共同成型，适合进行结构内部应变场监测，应变传感精度高和线性可重复性的特点。

主权项

1.一种基于碳纳米管三维网络薄膜的应变传感器制备方法，是通过以下步骤实现的：（1）碳纳米管和表面分散剂的混合物通过机械融合的方法制备碳纳米管的单分散水溶液，其中碳纳米管选用多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、功能化碳纳米管，表面活性剂选用TX-100，SDS、SDBS，碳纳米管的水溶液浓度控制在0.01-2.5wt%，表面活性剂：碳纳米管质量比=20：1-1：1，机械融合法主要包括研体研磨、磁力搅拌、超声分散、高速离心法；（2）将碳纳米管的单分散水溶液倒入真空吸滤装置的上容器在过滤膜上抽滤成膜，过滤膜选用孔径为0.22或0.44μm的混纤膜或PTFE膜，控制真空度为40-100kpa；（3）将碳纳米薄膜与过滤膜一同放入不锈钢板间压实，放入烘箱内50-150度固化1-10小时，固化完成后剥离滤膜后得到碳纳米管三维薄膜；（4）从碳纳米管薄膜上切下长方形结构，利用导电胶将铜导线固定于碳纳米管薄膜表面，将此传感器埋入复合材料内部或外贴于复合材料外部）特定位置，按复合材料固化工艺固化成型；（5）复合材料静态拉伸实验过程中，利用四探针法分别测量碳纳米管薄膜的电流与电压变化，计算碳纳米管薄膜传感器电阻变化-应变关系曲线，拟合得到应变传感系数S值如下：S=ΔR/R0ϵ]]>其中，S为应变传感系数；ΔR为电阻变化；R₀为初始电阻；ε为应变；（6）该碳纳米管三维薄膜应变传感器的电阻率可达到10^-3-10^-5Ω·m。