一种基于分形维数的碳纳米管分散状态的数值化表征方法技术

本发明专利技术属于纳米复合材料制备及应用领域，具体公开了一种基于分形维数的碳纳米管分散状态的数值化表征方法。该方法首先通过获取分散体系中碳纳米管分散状态的扫描电镜图片，然后采用图像处理软件(ImageJ)将所得扫描电镜图片进行二值化处理，再提取出图片中单根碳纳米管或者碳纳米管团聚体的边界轮廓，最后利用盒子算法计算处理后图片的分形维数，所得的分形维数值即是对碳纳米管分散状态中丰富信息的定量化描述，从而实现分散体系中碳纳米管分散状态的数值化表征。通过本发明专利技术，量化了碳纳米管的分散状态，为碳纳米管复合材料宏观性能的调控，对比及预测提供了有力的依据。

A numerical method for characterizing the dispersion of carbon nanotubes based on fractal dimension

The invention belongs to the field of preparation and application of nano composite materials, in particular to a numerical characterization method for the dispersion state of carbon nanotubes based on fractal dimension. This method firstly gets scattered SEM images of carbon nanotubes dispersed in the system, and then use image processing software (ImageJ) will be the SEM image binarization processing, and then extract the boundary contour images of single carbon nanotube or carbon nanotube aggregates, and finally calculate the fractal dimension of image processing using the box algorithm fractal dimension, the dispersion of carbon nanotubes is the quantitative description of the information rich state, so as to realize the dispersion of carbon nanotube dispersion numerical characterization system. According to the invention, the dispersion state of the carbon nanotubes is quantified, which provides a strong basis for the regulation and control of the macroscopic properties of the carbon nanotube composite material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米复合材料制备及应用领域，更具体地说，涉及一种基于分形维数的碳纳米管分散状态的数值化表征方法，其能够利用分形维数来对碳纳米管的分散状态进行准确、定量的评估。
技术介绍
碳纳米管具有优异的电学，力学性能，因此其常用作填充材料被广泛应用于复合材料领域，用于增强材料的电学，力学性能等。在复合材料的制备过程中，碳纳米管的分散状态作为一个关键因素，直接影响了材料的最终性能。自从1993年Ajayan利用超声法第一次制备出碳纳米管复合材料以来，研究者们不断地寻找各种方法对分散体系中碳纳米管的分散状态进行表征。目前，主要的表征方法依据机理不同可分为形貌法和光谱法。形貌法是通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜直接对分散体系中碳纳米管的结构形貌进行表征，进而对碳纳米管的分散状态进行评估；光谱法是通过紫外-可见光谱对分散体系悬浮液中碳纳米管数量进行评价，然后通过样品间的对比实现对碳纳米管分散状态的评估。对比上述两种方法，光谱法由于只能对分散体系悬浮液中碳纳米管的数量进行评估，而不能说明碳纳米管团聚体的尺寸和形貌信息，因此，这种方法在评估碳纳米管的分散状态时存在很大的不足。形貌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描电镜图片中分形维数的计算方法，其特征在于，其采用盒子算法，该盒子算法公式如下：D=limi→∞lnNilnδi]]>其中，δi为盒子的侧边尺寸，Ni为用侧边尺寸是δi的盒子覆盖处理后图片中碳纳米管或者团聚体边界轮廓所占据区域的盒子总数，D为分形维数。

【技术特征摘要】
1.一种扫描电镜图片中分形维数的计算方法，其特征在于，其采用盒子算法，该盒子算法公式如下：D=limi→∞lnNilnδi]]>其中，δi为盒子的侧边尺寸，Ni为用侧边尺寸是δi的盒子覆盖处理后图片中碳纳米管或者团聚体边界轮廓所占据区域的盒子总数，D为分形维数。2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述δi的尺寸在一张图片中的最小尺寸为一个像素点所代表的长度，最大尺寸为图片的横向或纵向像素点总数所代表的长度。3.如权利要求2所述的计算方法，其特征在于，在一张图片来中，一个像素点所代表的长度在0.34nm至100nm之间。4.如权利要求3所述的计算方法，其特征在于，计算获得的分形维数值在1.0-2.0之间。5.一种基于分形维数的碳纳米管分散状态的数值化表征方法，包括以下步骤：(1)采用不同的分散条件分散碳纳米管，获得多样的碳纳米管分散状态，然后将其稀释处理得到样品液；(2)取一定量上述稀释过的样品液于干净的硅片上，待溶剂完全挥发后，利用扫描电镜采集硅片上碳纳米管的图像；(3)将扫描电镜获取的图像进行二...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鸣，张蒙蒙，
申请(专利权)人：华中科技大学，深圳华中科技大学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42