碳纳米管纤维力-电耦合效应的实验研究

CNT纤维是由沿轴向排列的高度取向的数十万根碳纳米管加捻组装而成。以实验方法研究CNT纤维在拉伸载荷与电流共同作用下的力学性质。实验结果表明,电流的引入会使纤维的模量和断裂强度显著降低。纤维在有电流通过时会产生轴向电致收缩力,电流强度越大,电致收缩力越大,在5mA时的收缩力约为2.5mN。将纤维轴向拉伸到2%应变,经过应力松弛使载荷趋于平稳后,首次通入电流或加大电流的强度,发现纤维的张力明显下降,主要原因是纤维模量变化引起的应力下降大于电致收缩力。在一定强度的电流下将纤维轴向拉伸到2%应变,经过应力松弛使载荷趋于平稳,然后改为通入相同强度的交流电流时,发现电致收缩力的响应很敏捷,当交流电流变化400个周期后,电致收缩力依然展现出较好的变化规律,这可使得CNT纤维作为新型电致驱动材料。