Elastyczne czujniki nacisku na bazie nanostruktur węglowych

• Autorzy: Janczak D. , Słoma M. , Jakubowska M. , Wróblewski G. , Młożniak A.

Warianty tytułu

EN

Flexible pressure sensors based on carbon nanostructures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyty polimerowe z dodatkiem nanomateriałów takich jak nanopłatki grafenowe (GNP) czy nanorurki węglowe (CNT) są nową grupą materiałów o dużych możliwościach zastosowania w elastycznej elektronice drukowanej. Nanostruktury węglowe użyte jako przewodzący i wzmacniający kompozyt wypełniacz w osnowie z roztworu polimetakrylanu metylu (PMMA) lub polifluorku winylidenu (PVDF) zostały nadrukowane technologią sitodruku na elastyczne podłoże foli PET i użyte jako warstwy aktywne w rezystywnych czujnikach nacisku. Autorzy przygotowali kompozycje past o różnej zawartości CNT i GNP, sprawdzając właściwości elektryczne i mechaniczne nadrukowanych warstw. W zależności od zawartości GNP i CNT nadrukowane warstwy posiadały różną rezystancję powierzchniową: 120 kΩ/□ - 1 MΩ/□. Rezystancja kontaktowa była mierzona pomiędzy elektrodami czujnika jako odpowiedź sensora na zmiany nacisku w zakresie 10 N - 14 kN.

EN

Features of new polymer composites based on nanomaterials such as graphene nanoplatelets (GNP) or carbon nanotubes make them an interesting opportunity with high possibility of application in printed and flexible electronics. By screen printing on flexible substrates, carbon nanomaterials (employed as a conductive and reinforcing phase in PMMA and PVDF vehicle resins) are used as an active layer in pressure sensors measuring contact resistance. Composite materials with different amount of GNPs and CNTs were prepared with sample resistance ranging from 120 kΩ/□ to 1 MΩ/□. Filler material and resin type proved to be determining factors for sensor sensitivity. By applying force change ranging from 10 N to 14 kN contact resistance between electrodes of the sensors was measured.

Słowa kluczowe

PL

grafen; nanorurki węglowe; czujniki nacisku; elektronika drukowana; kompozyty polimerowe

EN

graphene; carbon nanotube; pressure sensors; printed electronics; polymer composites

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 9
• Strony: 140--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Janczak D.

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki

autor

Słoma M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki
• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Materiałów Grubowarstwowych, Warszawa

autor

Jakubowska M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki
• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Materiałów Grubowarstwowych, Warszawa

autor

Wróblewski G.

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki

autor

Młożniak A.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Materiałów Grubowarstwowych, Warszawa

Bibliografia

• [1] S. Park, R. S. Ruoff, “Chemical methods for the production of graphenes”, NATURE NANOTECHNOLOGY; Vol. 4; pp. 217; 2009.
• [2] Le, Linh T.; H. Ervin, Matthew; Qiu, Hongwei; E. Fuchs, Brian; Y. Lee, Woo, “Graphene supercapacitor electrodes fabricated by inkjet printing and thermal reduction of graphene oxide”, Electrochemistry Communications; Vol. 13 (2011); pp. 355-358, 2011.
• [3] M. D. Stoller, S. J. Park, Y. W. Zhu, J. H. An, R. S. Ruoff, “Graphene-based ultracapacitors”, Nano Lett.; Vol. 8; pp. 3498-3502; 2008.
• [4] S. J. Kang, B. Kim, K. S. Kim, Y. Zhao, Z. Chen, G. H. Lee, J. Hone, P. Kim, C. Nuckolls, “Inking Elastomeric Stamps with Micro-Patterned; Single Layer Graphene to Create High-Performance OFETs”, Advanced Materials; 2011.
• [5] H. A. Becerril, J. Mao, Z. Liu, R. Stoltenberg, M. Z. Bao, Y. Chen, “Evaluation of Solution-Processed Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Conductors”, ACS Nano, Vol. 2; pp. 463-470, 2008.
• [6] M. Jakubowska, M. Słoma, D. Janczak, A. Młożniak, G. Wróblewski, “Printed transparent electrodes with graphene nanoplatelets”, Elektronika 6/2012.
• [7] C. H. Chen, C. T. Lin, J. J. Chen, W. L. Hsu, Y. C. Chang, S. R. Yeh, L. J. Li, D. J. Yao, “A graphene-based microelectrode for recording neural signals”, Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference (TRANSDUCERS); 16th International; pp. 1883-1886, 2011.
• [8] Feng, Li; Jingjing, Li; Yan, Feng; Limin, Yang; Zongfeng, Du; “Electrochemical behavior of graphene doped carbon paste electrode and its application for sensitive determination of ascorbic acid”, Sensors and actuators B: Chemical; pp. 110-114, 2011.
• [9] Parvin, Mohammad Hadi; “Graphene paste electrode for detection of chlorpromazine”, Electrochemistry Communications; Vol. 13; pp. 366-369, 2011.
• [10] Huang, Lu; Huang, Yi; Liang, Jiajie; Wan, Xiangjian; Chen, Yongsheng; “Graphene-Based Conducting Inks for Direct Inkjet Printing of Flexible Conductive Patterns and Their Applications in Electric Circuits and Chemical Sensors”, Nano Research; Vol. 4; pp. 675-684, 2011.
• [11] J. F. Ping, Y. X. Wang, K. Fan, J. Wu, Y. B. Ying, “Direct electrochemical reduction of graphene oxide on ionic liquid doped screen-printed electrode and its electrochemical biosensing application”, Biosensors & Bioelectronics, Vol. 28, Is. 1, pp. 204-209, 2011.
• [12] M. Sibiński, M. Jakubowska, M. Słoma, “Flexible Temperature Sensors on Fibers”, Sensors 2012,10 (9), 7934-7946.
• [13] M. Qian, T. Feng, H. Ding et al., “Electron field emission from screen-printed graphene films", NANOTECHNOLOGY, Vol. 20, Is. 42, 2009.
• [14] M. Jakubowska, M. Sibiński, M. Słoma, A. Młożniak, D. Janczak, “Printed electronic sensors fabricated from polymer composites containing carbon nanotubes”, Composites; Vol. 4; pp. 392-397, 2010.
• [15] D. Janczak, G. Wróblewski, M. Jakubowska, M. Słoma, A. Młożniak, “Screen printed resistive pressure sensors fabricated from polymer composited with carbon nanotubes”, Challenges of Modern Technology 3/2012, s. 14-18.
• [16] „Pomiar siły nacisku. Elastyczne czujniki FlexiForce”, Elektronika Praktyczna 3/2010.