一种精密扭秤的制备方法、精密扭秤及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种精密扭秤的制备方法、精密扭秤及使用方法，精密扭秤的制备方法包括：在基底上设置狭缝；以金属纳米颗粒作催化剂，向所述基底通入碳源气体与惰性气体组成的混合气体，在所述基底的所述狭缝上，生成悬空碳纳米管；使芳香族有机分子在所述悬空碳纳米管上外延生长晶体，在所述悬空碳纳米管上形成有机旋转体，得到由所述悬空碳纳米管与所述有机旋转体组成的精密扭秤。本方案能实现精密扭秤的制备，从而可利用该精密扭秤实现对微小力和力矩的精确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种精密扭秤的制备方法、精密扭秤及使用方法
本专利技术涉及仪器
，特别涉及一种精密扭秤的制备方法、精密扭秤及使用方法。
技术介绍
精密扭秤作为一种测量微小力和力矩的测量工具，其主要结构为一根可以扭转的扭丝和具有转动惯量的旋转体组成的扭摆结构。扭秤精度的表达式如下所示：其中，M表征扭秤的精度，F表征扭秤所受的力，b表征扭秤的力臂长度，G表征重力系数，R表征扭丝的半径，Δθ表征旋转体的偏转角度，L表征扭丝的长度。由此可以看出，当扭转角度一定时，要提高扭秤的精度，则需降低扭丝的半径并提高扭丝的长度，或者减少扭秤所受的力并增加扭秤的力臂长度。现有的微纳加工方法可以制备出单根碳纳米管(扭丝)连接金属旋转体的扭摆结构，即先在基底上生长水平碳纳米管，然后在生成的碳纳米管上沉积金属，而后将基底除去一部分，使得生成的碳纳米管处于悬空状态，沉积的金属作为旋转体连接在悬空的碳纳米管上，构成扭摆结构。由于在去除基底时，会对碳纳米管造成损伤，导致生成的碳纳米管长度较短，且力学性能有一定程度的下降。为了保证碳纳米管在扭转时不发生断裂，受碳纳米管力学性能的限制，同时由于金属的密度较大，生成的金属旋转体体积较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密扭秤的制备方法，其特征在于，包括：在基底上设置狭缝；以金属纳米颗粒作催化剂，向所述基底通入碳源气体与惰性气体组成的混合气体，在所述基底的所述狭缝上，生成悬空碳纳米管；使芳香族有机分子在所述悬空碳纳米管上外延生长晶体，在所述悬空碳纳米管上形成有机旋转体，得到由所述悬空碳纳米管与所述有机旋转体组成的精密扭秤。

【技术特征摘要】
1.一种精密扭秤的制备方法，其特征在于，包括：在基底上设置狭缝；以金属纳米颗粒作催化剂，向所述基底通入碳源气体与惰性气体组成的混合气体，在所述基底的所述狭缝上，生成悬空碳纳米管；使芳香族有机分子在所述悬空碳纳米管上外延生长晶体，在所述悬空碳纳米管上形成有机旋转体，得到由所述悬空碳纳米管与所述有机旋转体组成的精密扭秤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使芳香族有机分子在所述悬空碳纳米管上外延生长晶体，在所述悬空碳纳米管上形成有机旋转体，包括：将所述芳香族有机分子加热至65℃～120℃，以使所述芳香族有机分子的状态为蒸汽状态；将所述悬空碳纳米管与所述芳香族有机分子的蒸汽进行接触，在温度65℃～120℃以及湿度40％～50％的条件下，反应0.5h～10h，以使所述芳香族有机分子的蒸汽在所述悬空碳纳米管上成核并生长，形成所述有机旋转体。和/或，所述芳香族有机分子包括：蒽、萘或其他联苯有机分子中的任意一种。3.一种利用上述权利要求1或2所述的精密扭秤的制备方法制得的精密扭秤，其特征在于，包括：悬空碳纳米管以及生长于所述悬空碳纳米管上的有机旋转体，其中，所述有机旋转体由芳香族有机分子组成。4.根据权利要求3所述的精密扭秤，其特征在于，所述有机旋转体的直径包括：10～100μm；和/或，所述悬空碳纳米管的长度包括：0.1mm～2mm；所述悬空碳纳米管的直径包括：2nm～4nm。5.一种上述权利要求3或4所述的精密扭秤的使用方法，其特征在于，包括：向有机旋转体通入水平气流，使所述有机旋转体成为所述水平气流的受力面；利用所述水平气流在所述受力面上的作用力拉动悬空碳纳米管，以使与所述有机旋转体相连的所述悬空碳纳米管发生形变；确定所述悬空碳纳米管产生的形变值，并记录所述水平气流的流速；根据所述形变值和所述流速，确定所述悬空碳纳米管的弹性模量和断裂伸长率。6.一种上述权利要求3或4所述的精密扭秤的使用方法，其特征在于，包括：确定悬空碳纳米管的半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏飞，申博渊，谢欢欢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11