Resistive pressure sensors fabricated from polymer thick film composites containing carbon nanotubes

• Autorzy: Jakubowska M. , Łukasik M. , Młożniak A. , Słoma M.

Warianty tytułu

PL

Rezystywne czujniki nacisku wytworzone z grubowarstwowych kompozytów polimerowych zawierających nanorurki węglowe

• Konferencja: International Conference of IMAPS - CPMP IEEE (32 ; 2008 ; Pułtusk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polymer composites with carbon nanotubes (CNT) are new group of materials with a broad possibilities of application perspectives in many branches of the industry. In presented papers authors are investigating properties of sensor structures used in pressure sensor systems with CNT layers fabricated using thick film technology. One of the main difficulties to overcome was preparation of polymer-nanotube composition sample. Composition of carbon nanotubes in PMMA-PBMA polymer resin was prepared by modified mixing process used in thick film material preparation. Sensor structure was fabricated by printing polymer-nanotube areas with polymer-silver paths as connection electrodes on polyester substrate foil. Four type of compositions with different content of CNT were prepared: 0.1%; 0.25%; 0.5%. For different CNT content in printed thick film layers, samples exhibited resistance was around 100 kΩ, 2 MΩ, 200 MΩ respectively. Dependence between sensor resistance and force tension is nearly linear and similar for all samples. Significant decrease of resistance under tension was observed, and changes in resistance were more symptomatic for samples with higher CNT content. Distinct time hysteresis was observed during resistance measurements.

PL

Kompozyty polimerowe zawierające nanorurki węglowe (CNT) stanowią nową grupę materiałów o szerokim zakresie zastosowań w wielu gałęziach przemysłu. Poniższa publikacja zawiera wyniki badań nad właściwościami grubowarstwowych struktur polimerowych zawierających nanorurki węglowe zastosowanymi jako czujniki nacisku. Jednym z głównych trudności napotkanych przy wytwarzaniu struktur pomiarowych było wytworzenia polimerowo-nanorurkowej kompozycji grubowarstwowej. Przy zastosowaniu specjalnie dostosowanej techniki mieszania udało się wytworzyć kompozycję opartą o żywice PMMA-PBMA. Układ pomiarowy został naniesiony na podłoże polimerowe techniką sitodruku zarówno w przypadku polimerowo-nanorurkowych obszarów czujnika jak i polimerowo-srebrowych kontaktów pomiarowych. Do badań wykorzystano cztery rodzaje kompozycji zawierające odpowiednio 0.1%, 0.25% i 0.5% wagowo nanorurek które po nadrukowaniu wykazywały rezystancję ścieżek na poziomie 100 kΩ, 2 MΩ i 200 MΩ. Zależność pomiędzy zmianami siły nacisku a zmianami rezystancji okazała się niemal liniowa dla wszystkich próbek. Zaobserwowano znaczące zmiany w rezystancji pod wpływem siły nacisku które były bardziej znamienne dla próbek o dużej zawartości nanorurek. Zaobserwowano również histerezę zmian rezystancji dla wszystkich próbek.

Słowa kluczowe

EN

resistive polymer nanocomposite; contact resistance; pressure sensors; carbon nanotube; thick film technology

PL

polimerowy nanokompozyt rezystywny; rezystancja stykowa; czujnik ciśnienia; nanorurki węglowe; technologia grubowarstwowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 36, nr 3
• Strony: 92--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jakubowska M.

autor

Łukasik M.

autor

Młożniak A.

autor

Słoma M.

• Institute of Electronic Materials Technology, 133 Wolczynska Street, Warsaw, 01-919, Poland

Bibliografia

• [1] Young Wei, Sancaktar: “A Pressure Dependent Conduction Model for Electronically Conductive Adhesive”; ISHM’95 Proceedings
• [2] Hu W., Z. Lihua, Wang Lijung, Hang Bangwei: “Force-sensitive resistor for carbon-filled liquid silicone rubber”; J. Apel Phys.; 15 January (1996)
• [3] Łukasik A., Witek K.; “Polymer-Carbon Pressure Sensors” XXIMAPS Poland Chapter Conference, Jurata, September 1996
• [4] Łukasik A.M., Zaraska W.; „Mechanizm przewodnictwa w kompozycjach polimerowo-węglowych na podstawie pomiarów TWR”; VI Konf. Nauk. „ Technologia Elektronowa” ELTE’97, Krynica, maj 1997
• [5] Jachym B., Szumiło A. „Procesy elektronowe w domieszkowanych polimerach” Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Fizyka XVIII nr 250/1976
• [6] S. Iijima,T. Ichihashi, Nature, 363 (1993) 603
• [7] Esawi A., Morsi K.: Dispersion of carbon nanotubes (CNTs) in aluminum powder, Composites: Port A, 38 (2007), 646-650
• [8] Tsai T-Y, Tai N. H., Lin I-N.: “Characteristics of carbon nanotube electron field emission devices prepared by LTCC process”, Diamond and Related Materials 13 (2004), 982-986
• [9] Kunjal Parikh, Kyle Cattanach, Rashmi Rao, Dong-Seok Suh, Aimei Wu, Sanjeev K. Manohar: “Flexible vapour sensors using single walled carbon nanotubes”, Sensors and Actuators B 113 (2006), 55-63
• [10] Jakubowska M., Biało D., Słoma M., Młożniak A.: “Modern composite materials containing carbon nanotubes for thick film technology appliance”, Kompozyty 8: 2 (2008), 158-163
• [11] Dziedzic A., Nitsch K., Licznerski B.: Spektroskopia impedancyjna grubowarstwowych układów sadza-poliestroimid, V Konferencja Naukowa Technologia Elektronowa ELTE’94
• [12] Łukasik A.: Degradation in carbon-poliester film presure sensors, XXXI International Conference of IMAPS Poland Chapter, Rzeszów-Krasiczyn, 23-26 September 2007