УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ЖКХ (УЭЭП)
Войти на сайт | Регистрация
УДК 621.3.084.2; 621.3.082
Сенсоры давления и температуры на основе суспензии эпоксидной смолы и углеродных нанотрубок
Абдрахимов Руслан Рамильевич, аспирант кафедры прикладной механики, динамики и прочности машин, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), ryslan90@gmail.com
Сапожников Сергей Борисович, д-р техн. наук, профессор кафедры прикладной механики, динамики и прочности машин, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), ssb@susu.ac.ru
Синицин Владимир Владимирович, аспирант кафедры информационной измерительной техники, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), 160403@land.ru
Аннотация
Разработан и опробован технологический процесс создания функционального нанокомпозита на основе эпоксидной смолы и многостенных углеродных нанотрубок (УНТ) типа «Таунит-МД». Разработана методика изготовления малогабаритных сенсоров на основе упорядоченных структур нанокомпозита с различной массовой долей УНТ. Представлены результаты испытаний изготовленных образцов при изменении температуры (от 27 до 90 °С) и давления (от атмосферного до 30 бар). Получены коэффициенты термо- и барочувствительности для сенсоров с различной ориентацией углеродных нанотрубок, при массовом содержании 1, 2 и 3 %. Данные проведенного исследования показывают перспективность использования УНТ в качестве токопроводящих частиц в высокочувствительных сенсорах давления и температуры.
Ключевые слова
углеродные нанотрубки, электрическое сопротивление, эпоксидная смола, сенсор, температура, давление
Литература
1. Investigation on Sensitivity of a Polymer Carbon Nanotube Composite Strain Sensor/ N. Hu, Y. Karube, M. Arai et al. // Carbon. – 2010. – No. 48. – P. 680–687.
2. Li, С. Sensors and Actuators Based on Carbon Nanotubes and Their Composites: a Review/ C. Li, E.T. Thostenson, T.-W. Chou // Composites Science and Technology. – 2008. – No. 68. – P. 1227–1249.
3. Skin-like Pressure and Strain Sensors Based on Transparent Elastic Films of Carbon Nanotubes / J. Darren, M. Vosgueritchian, B. Tee et al. // Nature Nanotechnology. – 2011. – No. 6. – P. 788–792.
4. Абдрахимов, Р.Р. Исследование реологии суспензий для эффективного диспергирования многостенных углеродных нанотрубок в эпоксидной смоле / Р.Р. Абдрахимов, С.Б. Сапожников, В.В. Синицин // Вестн. Юж.-Урал. гос. ун-та. Сер. «Математика. Механика. Физика». – 2012. – № 34 . – С. 68–75.
5. Zin, L. Alignment of Carbon Nanotubes in a Polymer Matrix by Mechanical Stretching / L. Zin, L.xBower, O. Zhou // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol. 73, No. 9. – P. 1197–1199.
6. Mechanical Properties and Interfacial Characteristics of Carbon Nanotube Reinforced Epoxy Thin Film / X.J. Xu, M.M. Thwe, C. Shearwood, K. Liao // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol. 81, No. 15. – P. 2833–2835.
7. Cooper, C.A. Distribution and Alignment of Carbon Nanotubes and Nanofibrils in a Polymer Matrix / C.A. Cooper, D. Ravich, D. Lips // Comp Sci Tech. – 2002. – Vol. 62. – P. 1105–1112.
8. Kimura, T. Polymer Composites of Carbon Nanotubes Aligned by a Magnetic Field / T. Kimura, H. Ago, M. Tobita // Adv. Mater. – 2002. – Vol. 14. – P. 1380–1383.
9. Углеродный наноматериал «Таунит МД». – http://nanotc.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=8&Itemid=3 (дата обращения: 15.07.2013).
10. ГОСТ 10587–84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные.
11. Preparation, Characterization, and Modeling of Carbon Nanofiber/Epoxy Nanocomposites / L.-H. Sun, Z. Ounaies, X.-L. Gao et al. // Nanomaterials. – 2010. – Vol. 2011. – P. 1–8.
12. Wichmann, M. Electrically Conductive Polymer Nanocomposite Matrix System with Load and Health Monitoring Capabilities: Doctor – Ingenieur genehmigte Dissertation / M.Wichmann // TuTech Innovation, Technically scientific publication series. – 2009. – 202 р.
13. Electrical Conductivity of Individual Carbon Nanotubes / T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H. Hiura et al. // Nature. – 1996. – No. 382. – P. 54–56.
2. Li, С. Sensors and Actuators Based on Carbon Nanotubes and Their Composites: a Review/ C. Li, E.T. Thostenson, T.-W. Chou // Composites Science and Technology. – 2008. – No. 68. – P. 1227–1249.
3. Skin-like Pressure and Strain Sensors Based on Transparent Elastic Films of Carbon Nanotubes / J. Darren, M. Vosgueritchian, B. Tee et al. // Nature Nanotechnology. – 2011. – No. 6. – P. 788–792.
4. Абдрахимов, Р.Р. Исследование реологии суспензий для эффективного диспергирования многостенных углеродных нанотрубок в эпоксидной смоле / Р.Р. Абдрахимов, С.Б. Сапожников, В.В. Синицин // Вестн. Юж.-Урал. гос. ун-та. Сер. «Математика. Механика. Физика». – 2012. – № 34 . – С. 68–75.
5. Zin, L. Alignment of Carbon Nanotubes in a Polymer Matrix by Mechanical Stretching / L. Zin, L.xBower, O. Zhou // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol. 73, No. 9. – P. 1197–1199.
6. Mechanical Properties and Interfacial Characteristics of Carbon Nanotube Reinforced Epoxy Thin Film / X.J. Xu, M.M. Thwe, C. Shearwood, K. Liao // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol. 81, No. 15. – P. 2833–2835.
7. Cooper, C.A. Distribution and Alignment of Carbon Nanotubes and Nanofibrils in a Polymer Matrix / C.A. Cooper, D. Ravich, D. Lips // Comp Sci Tech. – 2002. – Vol. 62. – P. 1105–1112.
8. Kimura, T. Polymer Composites of Carbon Nanotubes Aligned by a Magnetic Field / T. Kimura, H. Ago, M. Tobita // Adv. Mater. – 2002. – Vol. 14. – P. 1380–1383.
9. Углеродный наноматериал «Таунит МД». – http://nanotc.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=8&Itemid=3 (дата обращения: 15.07.2013).
10. ГОСТ 10587–84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные.
11. Preparation, Characterization, and Modeling of Carbon Nanofiber/Epoxy Nanocomposites / L.-H. Sun, Z. Ounaies, X.-L. Gao et al. // Nanomaterials. – 2010. – Vol. 2011. – P. 1–8.
12. Wichmann, M. Electrically Conductive Polymer Nanocomposite Matrix System with Load and Health Monitoring Capabilities: Doctor – Ingenieur genehmigte Dissertation / M.Wichmann // TuTech Innovation, Technically scientific publication series. – 2009. – 202 р.
13. Electrical Conductivity of Individual Carbon Nanotubes / T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H. Hiura et al. // Nature. – 1996. – No. 382. – P. 54–56.
Источник
Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2013. – Т. 13, № 4. С. 16-23. (Статьи)