通常稱材料的機電耦合響應為壓阻現象。利用這種耦合現象可以發展能夠監測自身應變和內部損傷狀態的應變敏感型“智能”材料。
在聚合物復合材料方面,要想實現這一目標,其中一種方式就是將導電碳納米結構引入非導電聚合物中。當碳納米結構足夠多時,聚合物復合材料可以導電,這就是常說的電滲流現象。在滲流過程中,應變,濕度,溫度和其他外部條件的變化都將導致納米復合材料電導率發生變化,利用它們之間的聯系可開發自感應智能材料。
在Francis Aviles等人的評論文章中,對壓阻和聚合物復合材料(填充有碳納米管)感應自身變形和損傷的能力進行了討論。從最初使用炭黑和石墨作為填料,到關于碳納米管和石墨填料最新的研究狀況,該文章都進行了介紹。
這些材料有望作為新一代智能材料而應用于汽車、航空航天、運輸和能源行業。特別是對于熱固性聚合物而言,這種納米復合材料正迅速向能感應自身應變及損傷狀況的纖維增強、多尺度分層復合材料方向發展,該復合材料幾乎可用于各種需要高承載能力及自我感應的工業中。
另一方面,填充有彈性體材料的碳將更多地應用在監測人體運動及軟組織的傳感器,智能穿戴式傳感器和機器人方面,其主要特點是變形量大。然而,諸如非線性、循環再生、粘彈性響應和滯后現象等問題依舊是這些材料進一步商業化所必須要解決的問題。 |