自診斷碳納米複合材料可用於航空智能表皮傳感器

2020-11-25 石墨烯聯盟

俄羅斯斯科爾科沃科學技術研究所Skoltech製造和材料中心的研究小組最近發表了一項關於複合結構的研究（"由工業環氧色母粒製造的可自我診斷的碳納米複合材料"），該研究的重點是通過添加碳形成的多功能材料從納米顆粒到聚合物基質的設計，旨在通過廉價的技術進行自我診斷監測。

這項研究是由Sergey Abaimov教授的研究小組的博士生Hassaan Ahmad Butt撰寫的，該研究最近發表在《 Composite Structures》上，並且是一個旨在創建可自我感應的材料的多階段項目的一部分，該材料可以通過現有的工業製造方法加以整合和生產。

完成成型過程後的碳納米複合材料。稍作修飾後，將測試樣品的壓阻響應。這些材料可以成形為幾乎任何大小和形式。Skoltech微納力學實驗室）

隨著全球範圍內聚合物複合材料對性能的要求逐年提高，碳納米顆粒在添加到此類材料系統中時受到了廣泛關注。研究表明，它們可以以相對較小的添加量來提高所需的機械性能，同時始終使最終材料具有導電性和壓阻性。然而，將碳納米顆粒併入大規模生產是有問題的，需要大量的設備升級。

"這就是為什麼我們決定使用色母粒和工業上可用的廉價製造技術。可以將色母粒存儲，運輸和併入大規模生產路線，而無需進行大修。幾乎所有處理熱固性聚合物的設施都配有簡單的混合機。"哈桑說。

這項研究研究了碳納米粒子的添加如何改變聚合物基體的電導率，以及在機械負載過程中其本身如何發生變化，受到監控，從而與材料所經歷的變形有關。相應地，這消除了對複雜監控技術的需求，只需一個簡單的萬用表即可確定答案。

在Intron 5969通用測試系統中，在拉伸載荷下測試CNT納米複合材料的壓阻響應。電阻值隨著施加的拉伸載荷的增加而變化，這使材料可以發送有關其狀況的自報告。銀色的線是導電觸點，LIMESS數字圖像相關性（DIC）系統使用白色的斑點來計算應變值。圖像是在CDMM機械測試實驗室拍攝的

從本質上講，使用這種材料有可能取代重量關鍵型系統（如飛機結構）中的傳感器，並且材料本身能夠提供測量結果。可以使用相同的材料和生產路線來製造用於電路印刷，電磁屏蔽以及專用溫度和溼度傳感器等應用的導電材料。材料概念不限於這種特定的製造路線，拉擠成型和真空灌注也可能適用。

Hassaan說："目前的材料的應用範圍從航空領域到專門的傳感器。這種材料是獨特的，因為它們可以按比例放大到結構中或按比例縮小以附加為單獨的微型傳感器。"

來源：3xmaker合越智能

相關焦點

  • 氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料，用於高性能溼度傳感器
    本文要點：碳納米線圈和氧化石墨烯生產了新型感測複合材料本文，浙江理工大學高俊闊等研究人員，基於石英晶體微天平（QCM）傳感平臺，利用商品化的氧化石墨烯作為傳感材料，並添加了商品化的碳納米線圈來阻止氧化石墨烯層的堆疊。所製造的新型傳感器具有超高響應（4618 Hz / 97％RH）和快速可逆性（2s）。這項工作不僅擴展了商業碳材料的應用，而且實現了具有商業潛力的高性能溼度傳感器的開發。
  • 浙江理工大學:氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料,用於高性能溼度傳感器
    本文要點： 碳納米線圈和氧化石墨烯生產了新型感測複合材料，並在QCM傳感器上對其進行了改進 1 成果簡介 設計高性能的溼度傳感器以快速準確地檢測相對溼度
  • 浙理工：氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料，用於高性能溼度傳感器
    本文要點： 碳納米線圈和氧化石墨烯生產了新型感測複合材料，並在QCM傳感器上對其進行了改進成果簡介 設計高性能的溼度傳感器以快速準確地檢測相對溼度（RH）在各種應用中很重要本文，浙江理工大學高俊闊等研究人員，基於石英晶體微天平（QCM）傳感平臺，利用商品化的氧化石墨烯作為傳感材料，並添加了商品化的碳納米線圈來阻止氧化石墨烯層的堆疊。所製造的新型傳感器具有超高響應（4618 Hz / 97％RH）和快速可逆性（2s）。這項工作不僅擴展了商業碳材料的應用，而且實現了具有商業潛力的高性能溼度傳感器的開發。
  • 壓阻碳納米管嵌入式納米纖維傳感紗，用於可穿戴紡織品傳感器
    ，可方便地織成不同功能的可穿戴織物，應用於可穿戴電子產品和智能紡織品。在材料和結構設計方面，通過將彈性壓阻型碳納米管（CNT）嵌入PU納米纖維包裹在可伸縮的纖維型芯電極上，成功地在纖維和紡織品基體上構建了精細的傳感微/納米結構和高效的導電網絡，實現了多模傳感能力。在傳感機理上，利用這種製備方法和先進的結構，製備的織物傳感器具有精細的層次結構，從一維宏觀紗線到亞微米彈性納米纖維，再到內部納米尺度的碳納米管滲流網絡。
  • 最智能的傳感器是什麼?納米傳感器的種類
    打開APP 最智能的傳感器是什麼？ 利用納米技術製作的傳感器，尺寸減小、精度提高、性能大大改善，納米傳感器是站在原子尺度上，從而極大地豐富了傳感器的理論，推動了傳感器的製作水平，拓寬了傳感器的應用領域。納米傳感器現已在生物、化學、機械、航空、軍事等領域獲得廣泛的發展。
  • 中原工學院:碳納米管嵌入式納米纖維傳感紗,可穿戴紡織品傳感器
    本文要點：在製備方法上，首次採用簡易靜電紡絲技術，設計並製備了一種具有良好拉伸性能和機械穩定性的可拉伸壓阻碳納米管納米纖維傳感紗，可方便地織成不同功能的可穿戴織物，應用於可穿戴電子產品和智能紡織品。在材料和結構設計方面，通過將彈性壓阻型碳納米管（CNT）嵌入PU納米纖維包裹在可伸縮的纖維型芯電極上，成功地在纖維和紡織品基體上構建了精細的傳感微/納米結構和高效的導電網絡，實現了多模傳感能力。在傳感機理上，利用這種製備方法和先進的結構，製備的織物傳感器具有精細的層次結構，從一維宏觀紗線到亞微米彈性納米纖維，再到內部納米尺度的碳納米管滲流網絡。
  • 中原工學院：碳納米管嵌入式納米纖維傳感紗，可穿戴紡織品傳感器
    本文要點：在製備方法上，首次採用簡易靜電紡絲技術，設計並製備了一種具有良好拉伸性能和機械穩定性的可拉伸壓阻碳納米管納米纖維傳感紗，可方便地織成不同功能的可穿戴織物，應用於可穿戴電子產品和智能紡織品。在材料和結構設計方面，通過將彈性壓阻型碳納米管（CNT）嵌入PU納米纖維包裹在可伸縮的纖維型芯電極上，成功地在纖維和紡織品基體上構建了精細的傳感微/納米結構和高效的導電網絡，實現了多模傳感能力。在傳感機理上，利用這種製備方法和先進的結構，製備的織物傳感器具有精細的層次結構，從一維宏觀紗線到亞微米彈性納米纖維，再到內部納米尺度的碳納米管滲流網絡。
  • 碳納米管全球高校應用研究7大領域!
    近年來，國際高校在碳納米管的諸多應用領域均取得了重大突破，包括電子領域（電晶體、傳感器等）、生物醫療領域、航空航天（研究用太空飛行器鏡片、複合材料增強體、功能材料）、軍事領域（生化防護服和地雷、爆炸物探測器）、能源領域（超級電容器、鋰離子電池和太陽能熱光伏設備）以及雷射器等，其中，碳納米管在電子器件、醫療領域以及傳感器方向有著較為廣泛的應用。
  • 暨南大學：基於垂直碳納米片陣列的火焰合成碳泡沫的複合傳感器
    FCF在約500°C下於5分鐘內在酒精火焰中沉積，泡沫支撐壁實際上是由垂直碳納米片製成的。 碳支撐層在其兩個表面側之間顯示出獨特的形態。碳撐杆的粗糙內表面起源於垂直排列的碳片，而一些長度小於1μm的短碳納米管則生長在外撐杆表面。FCF @ poly 的應變敏感性研究了（二甲基矽氧烷）複合材料的動態電響應。
  • 碳納米片陣列火焰合成碳泡沫高靈敏柔性聚二甲基矽氧烷複合傳感器
    FCF在約500°C下於5分鐘內在酒精火焰中沉積，泡沫支撐壁實際上是由垂直碳納米片製成的。碳支撐層在其兩個表面側之間顯示出獨特的形態。碳撐杆的粗糙內表面起源於垂直排列的碳片，而一些長度小於1μm的短碳納米管則生長在外撐杆表面。FCF @ poly 的應變敏感性研究了（二甲基矽氧烷）複合材料的動態電響應。
  • 碳納米材料取得突破 工業化製成廉價自感材料有望
    ，斯科爾特科技公司實現在聚合物基體中添加碳納米顆粒製備可以自診斷監測多功能材料，研究成果發表在《複合材料結構》雜誌上。這是一個多階段項目的一部分，最終目標是創造可利用現有工業製造路線整合和生產的自感材料。隨著全世界內對聚合物複合材料性能要求逐年提高，碳納米顆粒受到了越發廣泛的關注。研究表明，少量添加這種物質，就可以讓材料機械性能大幅提高，並使其自然具備壓阻導電性。然而，碳納米顆粒的大規模生產仍受限制，需要密集的設備升級。
  • 納米碳添加劑可改善航空複合材料3D列印效果
    俄羅斯國立研究型技術大學科研人員在鋁粉中加入一種納米碳添加劑，改進了航空複合材料3D列印技術，使航空複合材料的硬度提高了1.5倍。相關研究成果近日發表在《複合材料通訊》雜誌上。 目前，鋁3D列印的主要應用領域是為航空航天工業生產高科技零件。
  • 中科院物構所光固化3D列印研究獲新進展,可用於柔性可穿戴傳感器
    江蘇雷射聯盟導讀：中國科學院功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室研究員吳立新課題組基於3D列印在可穿戴傳感器方面具有應用前景，創建了在3D列印光敏樹脂中添加這種交聯劑能夠提高列印解析度，列印的模具可在熱水中溶解。
  • 【科研進展】高k聚合物納米複合材料,極大的提高了紅外探測器等...
    活躍在這一大分子科學領域的科學家們分享了他們在催化劑、單體和各種合成技術中設計的納米顆粒方面的知識，從而創造出各種納米複合聚合物材料。這些材料現在是當代世界不可分割的一部分。摘要高介電常數聚合物納米複合材料廣泛應用於柵介質、致動器、紅外探測器、可調諧電容器、電光器件、有機場效應電晶體和傳感器等技術領域。研究人員概述了近幾十年來材料科學領域中一些引人注目的高鉀聚合物納米複合材料。
  • 中科院福建物構所光固化3D列印研究獲新進展,可用於柔性可穿戴傳感器
    江蘇雷射聯盟導讀： 中國科學院功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室研究員吳立新課題組基於3D列印在可穿戴傳感器方面具有應用前景，創建了在3D列印光敏樹脂中添加這種交聯劑能夠提高列印解析度，列印的模具可在熱水中溶解。
  • Adv Mater:基於螢光碳點的診斷治療納米藥物研究獲進展
    診斷治療藥物是能夠將治療和診斷功能集成在一起的新型納米藥物，它將成像製劑和治療藥物有機地結合在一起，一次給藥後，可以達到診斷和治療的雙重目的，或者實現對治療效果的跟蹤，因而可以提供重要的病理信息，以及腫瘤和患者之間的個體性差異等重要信息。這些信息將有助於醫生對治療策略的制定，包括對治療時間、藥物的選擇和劑量等做出明智的決策。
  • 碳納米管自發電電化學壓力傳感器，無需封裝用於水下波浪監測
    基於碳納米管的新型自發電電化學壓力傳感器，無需封裝直接用於水下波浪監測華中科技大學的徐鳴教授和德克薩斯大學達拉斯分校的Ray H.Baughman教授（共同通訊作者）等人首次研發了一種基於碳納米管（CNTs）的新型自發電電化學壓力傳感器，該傳感器無需封裝即可直接用於水下波浪監測。該傳感器利用海水作為電解質，將機械壓力能電化學地轉化為電能，並且可以產生響應於海水壓力變化的電信號。
  • 碳納米管國內外企業5大應用領域!
    組裝為紐扣電池進行測試，充電時間可達到30秒，循環5000次性能無明顯下降。 日本MTES公司聯合世界級碳納米管制造商比利時Nanocyl SA公司，共同開發新型鎂電極電機技術，以及運用薄膜碳納米管空氣電極的高氧自由度電池型發電系統。可以用於IoT、電動汽車、應急電源等各領域的電源裝置。
  • 新型複合材料可用於超高效馬達
    科技日報訊 （實習記者張佳欣）據美國橡樹嶺國家實驗室官網近日消息，科學家使用新技術製造了一種長10釐米、寬4釐米的銅/碳納米管複合材料。該材料能夠增加銅線電流容量，可按比例縮放，是用於超高效、高功率密度馬達的新材料。據報導，碳納米管重量輕、強度高，具有絕佳的導電性能，將其加入銅基體以提高導電性和機械性能並不是一個新想法。
  • 【科研進展】高k聚合物納米複合材料,極大的提高了紅外探測器等電子儀器的性能!】
    活躍在這一大分子科學領域的科學家們分享了他們在催化劑、單體和各種合成技術中設計的納米顆粒方面的知識，從而創造出各種納米複合聚合物材料。這些材料現在是當代世界不可分割的一部分。摘要高介電常數聚合物納米複合材料廣泛應用於柵介質、致動器、紅外探測器、可調諧電容器、電光器件、有機場效應電晶體和傳感器等技術領域。研究人員概述了近幾十年來材料科學領域中一些引人注目的高鉀聚合物納米複合材料。