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【單壁碳納米管應力傳感器研究取得新進展】
時間：2011-12-27
由于單壁碳納米管具有很好的導電性、穩(wěn)定性、柔韌性和拉伸強度，所以它在應力傳感器應用研究方面有著很大的推動作用。傳統的碳納米管應力傳感器原理是根據碳納米管的電阻值變化，來判斷所受外界應力的大小。但是，由于碳納米管的生長條件以及后處理方法的不同，由其研制出的應力傳感器性能之間有著很大差異。除此之外，由于碳納米管之間的相互作用，碳納米管宏觀體(碳納米管繩，碳納米管薄膜)的靈敏系數比單根碳納米管或者碳納米管微束要小很多，所以在這基礎上開展研究要用創(chuàng)新的方法。
據了解，國家納米科學中心孫連峰研究員小組的劉政在攻讀博士期間發(fā)現，利用單壁碳納米管薄膜兩端的開路電壓，可以構建成高性能的應力傳感器。他們把極性液滴在懸空碳納米管薄膜和液滴之間產生毛細管橋，然后對碳納米管薄膜施加一定作用的應力。當液滴揮發(fā)和毛細管橋收縮的過程中，他們發(fā)現施加在碳納米管薄膜上的應力慢慢增加，當液滴即將蒸發(fā)完畢，應力達到峰值。與此同時，碳納米管薄膜兩端會產生開路電壓。他們與美國Rice大學的P. M. Ajayan和Lou Jun教授合作，建立了相關模型，并進行計算，發(fā)現開路電壓的大小與薄膜應力，以及毛線管橋中心的移動速度和方向有很大的關系。這種基于電壓的碳納米管應力傳感器的靈敏系數高達~ 200，比基于電阻的應力傳感器性能要高1-2個數量級。
該項工作為高性能應力傳感器的研制工作開辟了一種新的方法，具有很大的現實指導意義。單壁碳納米管應力傳感器是傳感器技術與納米技術很好結合的體現，相關發(fā)明工作得到國家自然科學基金委項目的支持。
Johnson
