垂直定向排列碳纳米管阵列的结构调控及黏附性能研究
发布时间：2021-12-31 19:49
垂直定向碳纳米管（VACNT）阵列是一种极具潜力的仿壁虎干黏附材料。本文设计实验研究了制备过程中还原起始温度作用,获得了具有不同结构参数的VACNT。而且通过改变气氛压力合成了具有良好的基底结合强度的VACNT,实现重复黏附应用。此外还研究了高温环境中VACNT的黏附表现,为其在极端环境下应用打下基础。本文的主要成果和结论如下:1.通过改变化学气相沉积过程中的还原起始温度,实现了VACNT的管径、壁数和密度等一系列参数的可控调节。随着还原起始温度升高,H2对催化剂预处理时间缩短,导致催化剂表面粗糙度增大,VACNT的密度增大,外径、壁数基本保持不变。此外过短的预处理时间会导致催化剂活性降低,减慢VACNT生长速率。2.通过调节化学气相沉积过程中的气压,获得了和基底结合强度可控的VACNT。在100-700 torr的气压范围内,制备的VACNT和基底的结合强度在2.63-11.05 N/cm2的范围内。随着气压升高,反应腔内碳原子浓度变大,生成的无定形碳增多,并覆盖在Fe颗粒表面导致其失去活性。失活的Fe颗粒对应的碳纳米管停止生长,导致VAC...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仿壁虎爬壁机器人及其脚掌所用的黏附材料
图 1.2 壁虎脚掌的微纳分级结构虎；(b)壁虎脚掌具有 5 个脚趾；(c)壁虎脚趾上具有弧形瓣膜结构；(d)瓣膜上具有圆柱状毛末端的分叉形成匙突；(f)匙突板的微观结构。B 为刚毛末端宽度，L 为刚毛长度，dS径，l 为匙突长度，d 为匙突轴直径，b 为匙突板宽度，Lp 为匙突板长度。)发现随着爬壁生物体重的增大，其脚掌表面结构细分增加（图 1.3(a)），即末[12]。这种现象可以用“接触细化”(contactsplitting)理论进行解释。两个宏观表面
图 1.3 爬壁生物足端的微结构及其对应的“接触细化”理论(注:(a)爬壁生物的脚掌的结构随其体重增大而更加微细；(b)“接触细化”原理)基于壁虎脚掌黏附特点的观察，相关研究提出了以下几种主要的黏附机理：黏液吸附、静电吸引、真空吸附、毛细力作用、范德华力作用。首先生物学家观察壁虎脚掌并没有发现粘液的分泌腺体，所以排除黏液吸附机理。对于真空吸附假设，将壁虎脚掌材料置于真空环境中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]壁虎超强的黏附能力——隐藏在脚下的奥秘[J]. 彭志龙,陈少华. 力学与实践. 2013(04)
[2]爬壁机器人的研究进展[J]. 付宜利,李志海. 机械设计. 2008(04)
[3]生物黏附与仿生黏附力学的进展[J]. 陈少华,苏爱嘉. 力学与实践. 2007(02)
[4]壁虎的运动及仿生研究进展[J]. 戴振东,孙久荣. 自然科学进展. 2006(05)
[5]履带式爬壁机器人磁吸附单元的磁场及运动分析[J]. 张俊强,张华,万伟民. 机器人. 2006(02)
[6]仿生机器人的研究进展[J]. 吉爱红,戴振东,周来水. 机器人. 2005(03)
[7]爬壁机器人气动位置伺服控制研究[J]. 张厚祥,刘荣,王巍,宗光华. 北京航空航天大学学报. 2004(08)
[8]Significance and Progress of Bionics[J]. Yongxiang Lu Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, P.R. China. Journal of Bionics Engineering. 2004(01)
本文编号：3560862
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仿壁虎爬壁机器人及其脚掌所用的黏附材料
图 1.2 壁虎脚掌的微纳分级结构虎；(b)壁虎脚掌具有 5 个脚趾；(c)壁虎脚趾上具有弧形瓣膜结构；(d)瓣膜上具有圆柱状毛末端的分叉形成匙突；(f)匙突板的微观结构。B 为刚毛末端宽度，L 为刚毛长度，dS径，l 为匙突长度，d 为匙突轴直径，b 为匙突板宽度，Lp 为匙突板长度。)发现随着爬壁生物体重的增大，其脚掌表面结构细分增加（图 1.3(a)），即末[12]。这种现象可以用“接触细化”(contactsplitting)理论进行解释。两个宏观表面
图 1.3 爬壁生物足端的微结构及其对应的“接触细化”理论(注:(a)爬壁生物的脚掌的结构随其体重增大而更加微细；(b)“接触细化”原理)基于壁虎脚掌黏附特点的观察，相关研究提出了以下几种主要的黏附机理：黏液吸附、静电吸引、真空吸附、毛细力作用、范德华力作用。首先生物学家观察壁虎脚掌并没有发现粘液的分泌腺体，所以排除黏液吸附机理。对于真空吸附假设，将壁虎脚掌材料置于真空环境中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]壁虎超强的黏附能力——隐藏在脚下的奥秘[J]. 彭志龙,陈少华. 力学与实践. 2013(04)
[2]爬壁机器人的研究进展[J]. 付宜利,李志海. 机械设计. 2008(04)
[3]生物黏附与仿生黏附力学的进展[J]. 陈少华,苏爱嘉. 力学与实践. 2007(02)
[4]壁虎的运动及仿生研究进展[J]. 戴振东,孙久荣. 自然科学进展. 2006(05)
[5]履带式爬壁机器人磁吸附单元的磁场及运动分析[J]. 张俊强,张华,万伟民. 机器人. 2006(02)
[6]仿生机器人的研究进展[J]. 吉爱红,戴振东,周来水. 机器人. 2005(03)
[7]爬壁机器人气动位置伺服控制研究[J]. 张厚祥,刘荣,王巍,宗光华. 北京航空航天大学学报. 2004(08)
[8]Significance and Progress of Bionics[J]. Yongxiang Lu Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, P.R. China. Journal of Bionics Engineering. 2004(01)
本文编号：3560862
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