ساخت و بررسی رفتار سنسوری نانوکامپوزیت زمینه پلیمری نقویت شده با نانولوله های کربنی

خواص مکانیکی و الکتریکی منحصر به فرد نانولوله¬های¬کربن از یک طرف و طبیعت کربنی آن¬ها از طرف دیگر باعث شده که در دهه گذشته تحقیقات نظری و عملی مختلفی بر روی روش¬های مختلف سنتز و کاربردهای مختلف این مواد صورت گیرد. رفتار هدایتی بسیار مناسب نانولوله¬های¬کربن آن¬ها را تبدیل به کاندیداهایی بالقوه برای استفاده در ساخت سنسور کرده است. سنسورهای تجاری اندازه¬گیری کرنش معمولا دارای قیمت بالا و حساسیت کم به کرنش¬های کوچک هستند. تحقیقات گذشته نشان داده است نانوکامپوزیت¬های پایه پلیمری تقویت شده با نانولوله¬های کربن علاوه بر داشتن هزینه ساخت کم¬تر، حساسیت بالاتری نیز به کرنش نشان می¬دهد. در تحقیق حاضر، نانوکامپوزیت اپوکسی/ cnt با درصدهای وزنی مختلف (05/0 تا 5/1 درصد) با 2 فرایند مختلف ساخته شد. تفاوت اساسی این 2 حالت، زمان اضافه کردن هاردنر بود. فیلم¬های نازک ساخته شده به عنوان سنسور اندازه¬گیری کرنش مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی حساسیت به کرنش نمونه¬ها، از یک تیر یک سر گیردار آلومینیومی استفاده شد. نمونه¬ها در فاصله معین بر روی سطح تیر چسبانده شدند. با اعمال نیرو به سر آزاد تیر، میزان کرنش وارد شده به تیر در خارجی¬ترین لایه از تار خنثی به عنوان کرنش احساس شده توسط سنسور در نظر گرفته و تغییرات مقاومت الکتریکی نمونه در تمام حالات ثبت شد. به طور کلی، مکانیزم عملکرد کرنش¬سنج¬های پلیمری تقویت¬شده با cnt را می¬توان به دلایل زیر نسبت داد: تغییرات آشکار شبکه¬ی رسانایی شکل گرفته توسط cntها با از بین رفتن تماس میان آن¬ها، تغییرات مقاومت تونلی در cnt¬های مجاور هم به دلیل تغییر فاصله و تغییرات پیزومقاومتی خود cnt¬ها به دلیل تغییر شکل به وجود آمده در اثر اعمال تنش. اثرات درصد وزنیcnt وزمان اضافه کردن هاردنر در رفتار سنسوری نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد اختلاط اولیه رزین اپوکسی و هاردنر منجر به حساسیت بیش¬تر سنسور می¬شود. همچنین درصدهای وزنی نسبتا پایین-تر نانوکامپوزیت منجر به حساسیت بهتر می¬شود، به گونه¬ای که بالاترین حساسیت سنسور برای هر 2 فرایند ساخت به ازای 2/0 درصد وزنی cnt به دست آمد.