单丝碳纳米管纤维的横向冲击性能研究

作     者：常晋源 王德雅 张磊 王鹏飞 徐松林 CHANG Jinyuan;WANG Deya;ZHANG Lei;WANG Pengfei;XU Songlin

作者机构：中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027 

出 版 物：《实验力学》 (Journal of Experimental Mechanics)

年 卷 期：2021年第36卷第4期

页      面：507-515页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11872361,11602267,11672286) 中央高校基本科研业务费专项资金(WK2090050040,WK2480000003) 

主　　题：冲击动力学 横向冲击 碳纳米管(CNT) 单丝纤维 脆性断裂 

摘      要：由于碳纳米管(CNT)纤维具有优异的力学和电学性能,使其成为人工肌肉、超级电容器和耐撞结构的理想材料。但由于纤维单丝的力学信号较弱,对其横向冲击失效行为的研究尚欠缺。本文基于高精度力传感器发展了纤维单丝在横向冲击过程中的信号测量装置,利用该装置结合扫描电镜对比研究了尼龙纤维和碳纳米管纤维的横向冲击特性。研究结果表明:碳纳米管纤维在受到横向冲击时,将由黏弹性拉伸阶段发展到强化拉伸阶段,之后达到断裂极限而失效;碳纳米管纤维的冲击失效对应了更快的载荷增长速度和更短的加载时长。由扫描电镜可以观察到,在较高的冲击速度下纤维截面断口更整齐。