Nowy czujnik ciśnienia z nanorurek

Nowy czujnik ciśnienia z nanorurek

Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute twierdzą, że nanorurki węglowe mogą zostać wykorzystane do budowy nowych, efektywnych i bardzo wydajnych czujników ciśnienia.

Naukowcy, dostrzegając wyjątkowe elektryczne i mechaniczne właściwości materiału, poddali 3 milimetrowy blok nanorurek ściskaniu i odkryli jego ogromny potencjał w kontekście zastosowań związanych z czujnikami ciśnienia. Nie ważne jak mocno i ile razy blok został ściśnięty, za każdym razem wykazywał stały, liniowy związek pomiędzy siłą nacisku i rezystancją elektryczną.

„Ze względu na liniową zależność pomiędzy naciskiem a obciążeniem może być bardzo dobrym czujnikiem ciśnienia,” – powiedział Subbalakshmi Sreekala, naukowiec z Rensselaer.

Czujnik zawierający blok węglowych nanorurek będzie w stanie wykryć najmniejsze nawet zmiany, dzięki czemu znajdzie zastosowanie w każdym praktycznie zastosowaniu przemysłowym, powiedział Sreekala. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się: miernik ciśnienia, monitorujący ciśnienie w kołach samochodów oraz mikroelektromechaniczny czujnik ciśnienia, który mógłby być wykorzystywany przy produkcji urządzeń półprzewodnikowych.

Badania nad mechanicznymi właściwościami struktury nanorurek węglowych są prowadzone już od dekad. Jednakże Sreekala jako pierwszy skoncentrował się na związku pomiędzy naprężeniem a rezystancją.

W laboratorium, naukowcy umieścili blok nanorurek węglowych w imadle i poddali go serii zróżnicowanych nacisków. Odnotowywali oni związek pomiędzy przyłożonym naciskiem a powstałym naprężeniem. Gdy blok był ściśnięty, naukowcy przepuścili przez niego prąd mierząc przy tym rezystancję.

Naukowcy odkryli, że istnieje liniowy związek pomiędzy naprężeniem jakiemu został blok poddany a jego rezystancją elektryczną. Liniowość zależności naprężenie-rezystancja utrzymuje się do poziomu 65 procent zgniecenia. Powyżej tej granicy, mechaniczne właściwości bloku zaczynają się zmieniać i zanika liniowość zależności.

Zespół pracuje obecnie nad poprawą wytrzymałości nanorurek poprzez domieszkowanie kompozytów polimerowych. Dzięki nim ma powstać nowy materiał, który będzie miał jeszcze lepszą zależność między naprężeniem a rezystancją.

„Wyzwanie polega teraz na dobraniu właściwego polimeru tak, by nie stracić efektywności i zapewnić te same właściwości bez względu na kierunek działania siły,” – powiedział Sreekala.

(lk)