【摘 要】
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碳纳米管纤维由于其优异的性能被研究和应用于导线与电缆、柔性能源器件以及复合材料等领域,具有广阔的应用前景。要实现碳纳米管纤维的诸多电力电子应用,必不可少的关键步骤是要实现碳纳米管纤维与电路中其它带电部件之间的低电阻、高强度的可靠连接,而传统的连接方法均不适用。广泛用于微米和纳米级金属增材制造的弯液面限制的电化学沉积方法可以在各种位置沉积各种形状的金属,且沉积不会感染碳纳米管纤维的内部结构,因此被用
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碳纳米管纤维由于其优异的性能被研究和应用于导线与电缆、柔性能源器件以及复合材料等领域,具有广阔的应用前景。要实现碳纳米管纤维的诸多电力电子应用,必不可少的关键步骤是要实现碳纳米管纤维与电路中其它带电部件之间的低电阻、高强度的可靠连接,而传统的连接方法均不适用。广泛用于微米和纳米级金属增材制造的弯液面限制的电化学沉积方法可以在各种位置沉积各种形状的金属,且沉积不会感染碳纳米管纤维的内部结构,因此被用作碳纳米管纤维的连接。银作为一种导电性优异的金属被广泛应用于各种电子器件。因此,本文选择了不同体系的银电解液,自制电化学沉积系统,实现了碳纳米管纤维的连接,且接头具有良好的力学和电学性能。对于磺基水杨酸体系银电解液,连接仅发生在Up=0.9V,1)=100Hz,D=30%的条件下,沉积过程中弯液面保持稳定,得到的接头具有清晰的沉积金属边界,沉积层的厚度约为10μm,且碳纳米管纤维的内部网络结构没有受到影响;碳纳米管纤维接头的断裂模式为脆性断裂,其断裂载荷为7.5c N,伸长率为0.4%,与原始碳纳米管纤维相比有较大差距;电导率测试结果表明,与原始纤维相比,碳纳米管纤维接头的电阻最低可以降低45%。对于磷酸体系银电解液,连接发生在Up=0.2-0.6V,1)=100Hz,D=30%的条件下,不同电压下对应的碳纳米管纤维接头的微观形貌不同,沉积银接头表面在制备后存在氧化现象,但在空气中被氧化的速度缓慢;碳纳米管纤维接头断裂均为脆性断裂,接头能承受的最大拉力为119.19c N,约为原始纤维的60%,最大伸长率为5%,均优于磺基水杨酸体系;各个电压条件下得到的碳纳米管纤维接头,其电阻均小于原始纤维的电阻,电阻最小为4.30Ω,相比原始纤维降低了47%,相比磺基水杨酸体系优化了2%;沉积电压为0.6V条件下制备的碳纳米管纤维接头,其综合性能最为优异,对应的失效载荷为118.00c N,伸长率为4.3%,电阻相比原始纤维降低了47%。
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