基于MEMS的碳納米管力學(xué)測(cè)試平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、1991年人類首次用電弧蒸發(fā)法合成了碳納米管，其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)使得它在材料科學(xué)、航空航天和生物醫(yī)療等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是由于碳納米管的尺度很小，直徑一般在納米級(jí)，長(zhǎng)度在微米級(jí)，對(duì)其進(jìn)行直接的測(cè)試比較困難，許多關(guān)于碳納米管力學(xué)性質(zhì)的結(jié)論都是由理論計(jì)算或間接的實(shí)驗(yàn)研究得出，而且采用不同的研究方法得出的結(jié)果大相徑庭。為此，本文設(shè)計(jì)了一種直接用于對(duì)碳納米管力學(xué)性能測(cè)試的方法和平臺(tái)。還對(duì)測(cè)試過程中的關(guān)鍵問題，碳納米管的夾持技術(shù)進(jìn)行了研

2、究。 本文分析了碳納米管力學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，歸納了碳納米管力學(xué)性能測(cè)試模型和方法的特點(diǎn)。闡述了MEMS 技術(shù)、掃描探針技術(shù)和原子力顯微技術(shù)在碳納米管實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。結(jié)合已有的研究成果，提出了用六自由度微小平臺(tái)實(shí)現(xiàn)碳納米管直接測(cè)試的方法，設(shè)計(jì)了基于MEMS 技術(shù)的六自由度微小樣品測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。探討了該平臺(tái)微位移的驅(qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)出了直線微位移和角微位移驅(qū)動(dòng)器。本文還建立了在微小測(cè)試平臺(tái)上對(duì)碳納米的管裝夾力學(xué)模型，即采用靜電力探針