奈米碳管披覆之雙層高分子電熱致動｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	張黃超
論文名稱：	奈米碳管披覆之雙層高分子電熱致動 Thermal actuations of carbon nanotubes coated bi-layered polymer films
指導教授：	徐文光
口試委員:	鄭偉鈞郭信良
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	62
中文關鍵詞：	奈米碳管、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、致動器
外文關鍵詞：	Carbon Nanotubes, PET, PMMA, Actuator
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本論文探討鍍有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)高分子材料製成雙層PET/PMMA致動器的致動行為，並藉由光照加熱的方式驗證其為熱驅式的致動器。並進一步將奈米碳管(Carbon nanotubes, CNTs)薄膜披覆在PET/PMMA致動器上做為加熱源，以歐姆熱的加熱的方式取代光照加熱做成易調控的電熱驅式致動器。除了探討碳管加入與否對致動行為的影響外，也比較施加不同驅動偏壓下，CNTs/PET/PMMA致動器的升溫速率。

This thesis discusses the thermal actuations of polyethylene terephthalate (PET) and polymethyl methacrylate (PMMA) bi-layers. Thermal actuating is firstly verified by radiation heating. Heat source is then replaced by joule heating (or ohmic heating) arising from carbon nanotubes (CNTs) coated onto one side of bilayered films. Comparisons are made between CNTs-free and -coated actuators at various driving voltages.

目錄
摘要 ..................................................... I
Abstract ................................................. II
目錄 .................................................... III
圖目錄 .................................................. VI
表目錄 .................................................. IX
第一章 緒論 .............................................. 1
第二章 文獻回顧 .......................................... 2
2-1 奈米碳管 .......................................... 2
2-1-1 奈米碳管的結構與特性 ......................... 2
2-1-2 奈米碳管電性 ................................. 5
2-1-3 奈米碳管熱性質 ............................... 7
2-1-4 碳管薄膜 ..................................... 8
2-2 高分子材料簡介 .................................... 9
2-2-1 高分子材料 ................................... 9
2-2-2 聚對苯二甲酸乙二酯(PET) ..................... 10
2-2-3 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) ..................... 12
2-3 致動器 ........................................... 13
2-3-1 致動器的簡介 ................................ 13
IV
2-3-2 致動器的原理 ................................ 13
2-3-3 電熱驅動的致動器 ............................ 18
2-3-4 奈米碳管作為加熱源在致動器中的應用 .......... 20
2-3-5 電熱驅動式致動器的應用與挑戰 ................ 21
2-4 親疏水性簡介 ..................................... 22
2-4-1 表面張力與親疏水性 .......................... 22
2-4-2 接觸角與Young’s equation ...................... 23
第三章 實驗方法 ......................................... 25
3-1實驗藥品與儀器 ................................... 25
3-2 實驗步驟 ......................................... 26
3-2-1 PET/PMMA致動器製備 ....................... 28
3-2-2 燈泡加熱實驗 ................................ 29
3-2-3 接觸角(contact angle)量測與FTIR分析 ........... 30
3-2-4 單壁奈米碳管薄膜和CNTs/PET/PMMA致動器製備 31
3-2-5 電阻量測 .................................... 34
3-2-6 通電加熱(歐姆式加熱)實驗 .................... 35
第四章 結果與討論 ....................................... 36
4-1 PET/PMMA致動器之熱致動現象 .................... 36
4-1-1 光照式加熱結果分析 .......................... 36
V
4-2 碳管塗佈前PET試片分析 .......................... 39
4-2-1 接觸角量測和表面能計算 ...................... 39
4-2-2 FTIR量測分析 ............................... 43
4-3 奈米碳管加入致動器中應用 ......................... 45
4-3-1 碳管塗佈後的PET試片分析 ................... 45
4-3-2 奈米碳管加入對PET/PMMA致動器的影響 ....... 48
4-3-3 通電加熱(歐姆式加熱)量測結果 ................ 50
4-3-4 不同施加電壓下致動器偏移量的量測結果 ........ 52
4-3-5 可靠性量測分析 .............................. 55
第五章 結論 ............................................. 57
第六章 參考文獻 ......................................... 58
                                

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