通常稱材料的機(jī)電耦合響應(yīng)為壓阻現(xiàn)象。利用這種耦合現(xiàn)象可以發(fā)展能夠監(jiān)測自身應(yīng)變和內(nèi)部損傷狀態(tài)的應(yīng)變敏感型“智能”材料。
在聚合物復(fù)合材料方面,要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),其中一種方式就是將導(dǎo)電碳納米結(jié)構(gòu)引入非導(dǎo)電聚合物中。當(dāng)碳納米結(jié)構(gòu)足夠多時,聚合物復(fù)合材料可以導(dǎo)電,這就是常說的電滲流現(xiàn)象。在滲流過程中,應(yīng)變,濕度,溫度和其他外部條件的變化都將導(dǎo)致納米復(fù)合材料電導(dǎo)率發(fā)生變化,利用它們之間的聯(lián)系可開發(fā)自感應(yīng)智能材料。
在Francis Aviles等人的評論文章中,對壓阻和聚合物復(fù)合材料(填充有碳納米管)感應(yīng)自身變形和損傷的能力進(jìn)行了討論。從最初使用炭黑和石墨作為填料,到關(guān)于碳納米管和石墨填料最新的研究狀況,該文章都進(jìn)行了介紹。
這些材料有望作為新一代智能材料而應(yīng)用于汽車、航空航天、運(yùn)輸和能源行業(yè)。特別是對于熱固性聚合物而言,這種納米復(fù)合材料正迅速向能感應(yīng)自身應(yīng)變及損傷狀況的纖維增強(qiáng)、多尺度分層復(fù)合材料方向發(fā)展,該復(fù)合材料幾乎可用于各種需要高承載能力及自我感應(yīng)的工業(yè)中。
另一方面,填充有彈性體材料的碳將更多地應(yīng)用在監(jiān)測人體運(yùn)動及軟組織的傳感器,智能穿戴式傳感器和機(jī)器人方面,其主要特點(diǎn)是變形量大。然而,諸如非線性、循環(huán)再生、粘彈性響應(yīng)和滯后現(xiàn)象等問題依舊是這些材料進(jìn)一步商業(yè)化所必須要解決的問題。 |