碳納米管陣列的轉移及粘附性能研究.pdf

1、壁虎優(yōu)異的爬壁性能來源于其腳掌精細的結構。設計并制備具有優(yōu)異粘附性能的仿壁虎剛毛陣列對爬壁機器人具有重要的意義。本文以碳納米管陣列為材料，采用化學氣相沉積法制備，以聚氨酯為介質進行基底轉移，并研究其粘附特性。具體研究內容如下：
　　1.采用催化化學氣相沉積法，以鐵離子為催化劑，乙炔為碳源，氬氣為工作氣體，生長溫度為750℃，在硅基底上制備碳納米管陣列。掃描電鏡測試結果表明：碳納米管陣列定向度良好、管身平直、表面潔凈、管徑均勻。

2、r>　　2.采用聚氨酯為轉移介質，將碳納米管陣列進行基底轉移。試驗結果表明：20％的熱塑性聚氨酯作為轉移介質，固化溫度約70℃，固化時間60-90分鐘，接觸壓力30-50mN為最佳轉移工藝。優(yōu)化工藝參數(shù)后，可將不同尺寸碳納米管陣列完整轉移至銅、鋁、玻璃、PET、布、紙、鐵等不同基底。轉移至PET、Cu、Al基底后，CNTs陣列法向粘附強度從0.2kPa分別增加至17.3kPa、14.7k Pa、13.4kPa，提高約2個數(shù)量級；切向粘附

3、強度從26.1kPa分別增加至75.3k Pa、81.8kPa、85.8kPa，提高約200%。
　　3.粘附特性測試表明：當法向載荷為4500mN，切向位移為0.2mm，碳納米管陣列法向粘附強度達6N/cm2；當法向載荷為4500mN，切向位移為2mm，切向粘附強度達26 N/cm2；重復使用性能良好；以不同角度脫附時，25°易于粘附、35°易于脫附。掃描電鏡顯示，法向、切向粘附力測試后的碳納米管陣列微觀結構無明顯損傷，頂層分布