TPU/CNT导电泡沫力电耦合效应的原位CT实验研究

摘要

由掺杂了碳纳米管(CNT)的热塑性聚氨酯(TPU)所制成的导电泡沫材料(TPU/CNT)是一种力电性能优异的新型功能型复合材料。为探究其力电耦合效应,依托上海同步辐射光源搭建了准静态加载下的原位多维(力、电、结构)CT表征系统。在施加压缩载荷的同时,实时采集了应力-应变-电阻曲线以及三维孔洞结构的演化过程。利用回转张量分析方法量化了孔洞三维形貌统计特征的演化过程,同时追踪了试样内典型孔洞的坍塌过程。结果表明,导电泡沫在压缩加载下,孔洞通过边角压实、胞壁屈曲等方式发生坍塌,胞壁及其内CNT相互接触,使得试样内部导电通路增加,在宏观上表现为试样电阻随压缩应变线性下降。相关技术和研究成果可为导电泡沫的材料及传感器设计与工程应用提供参考。