碳纳米管应变传感测量与偏振拉曼控制方法研究

面向微尺度平面变形的精细测量对碳纳米管应变传感测量方法进行了理论与实验研究。利用碳纳米管的拉曼应变敏感性及其偏振选择性,针对各种典型的拉曼光谱系统偏振构型,推导建立了适于各种偏振拉曼构型的碳纳米管平面应变传感解析关系式。从测量学角度出发,对不同偏振构型下的应变传感进行了对比分析,得出入射与散射光偏振方向皆能够连续控制且始终保持平行的双偏协同构型最适合于平面应变传感,并进一步提出易于实现的双偏协同构型光路配置方式与控制方法。通过实验应用证明,所提出的方法能够有效的实现基于偏振拉曼的碳纳米管平面应变传感测量。     

手控注射式钛酸锶钡多孔球富集器分离富集-火焰原子吸收法测定水中铅和镉

以D311树脂为模板,采用溶胶-凝胶法制备了纳米钛酸锶钡多孔球,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)进行了表征.考察了Pd2+和Cd2+的吸附和解脱条件.将微球装柱,制成注射式富集器,研究了此富集器对水中痕量Pd2+和Cd2+的富集性能.结果表明: 此法合成的多孔球,由钙钛矿结构的纳米钛酸锶钡组成,晶体平均粒径为21 nm,球体表面布满了不规则的纳米孔洞.当pH 4～7时,此多孔球对水中的Pd2+和Cd2+具有很强的吸附能力,静态吸附容量分别为61.9和14.8 mg/g.由多孔球装柱制成的手控注射式富集器,可成功实现对水中Pd2+和Cd2+的同时吸附.用2 mol/L HNO3洗脱后,火焰原子吸收测定.建立了手控注射式纳米钛酸锶钡富集器分离富集、FAAS法测定水中痕量Pd2+和Cd2+的新方法.此方法对Pd2+和Cd2+的检出限分别为0.099和0.0034 μg/L.用于水样中痕量Pd2+和Cd2+的富集和原子吸收测定,回收率分别为97.8%～106.5%和93.0%～100.7%.     

碳纳米管应变传感器的性能分析：实验偏振模式的影响机制

碳纳米管作为一种拉曼力学传感介质具有优异的力学性质及共振、偏振拉曼特性。将碳纳米管散布在基体材料中,即可实现局部应力/应变的测量。受到光学衍射极限的限制,常规的远场拉曼光谱得到的是一定区域内众多碳管的平均散射信息。本文综合考虑了采样点内各方向碳管的影响,并对碳管散射的共振状态、碳管的分布状态、拉曼系统的偏振构型及偏振方向等实验因素对碳纳米管应变传感器性能的影响进行了深入分析,采用分峰和重构的方法定量地给出了不同实验模式下采样点内的拉曼信息组成以及各种实验模式的测量精度。分析和对比表明,采用双偏振构型且偏振方向沿荷载施加方向时的测量精度最高,即最优的实验模式。     

碳纳米管应变传感器的性能分析:传感介质与制备工艺

利用碳纳米管拉曼特征峰位对其变形的灵敏特性,基于拉曼光谱的碳纳米管应变传感方法,已经实现了针对非拉曼活性固体材料表面微尺度范围内的平面应变分量非接触传感测量。本文侧重该方法在微尺度实验力学研究中的推广应用,从传感介质和制备工艺的选择出发,采用改进后的三种不同工艺,制备了碳纳米管/环氧树脂复合薄膜作为传感介质;综合零载标定实验和步进单轴拉伸标定实验的实测结果,对比分析了不同工艺获得传感介质的应变传感灵敏度、量程、稳定性和时间分辨率四个关键性能指标;最后对传感性能的影响因素进行了探讨。