مروری بر شیوه ی عملکرد و پارامتر‌های طراحی حسگرهای کرنشی انعطاف‌پذیر لاستیکی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناس ارشد، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران

2 تهران-خیابان جلال آل احمد- پل نصر-دانشگاه تربیت مدرس-دانشکده مهندسی شیمی-گروه مهندسی پلیمر

چکیده

امروزه پلیمرهای منعطف مانند لاستیک‌ها کاربردهای مهندسی مختلفی را ارائه می‌دهند. یکی از این کاربردها به عنوان حسگرهای کرنشی است که برای اندازه‌گیری میزان تنش و فشار در سامانه‌های مختلف از جمله سامانه‌های زیستی به‌کار می‌روند. نقش پراکنش ذره های رسانای الکتریکی در ماتریس لاستیک‌ها بسیار مهم است و کنترل آستانه‌ی نفوذ ذره های رسانا نقش اساسی ایفاء می‌کند. اگر چه لاستیک‌ها با توجه به انعطاف‌پذیری بالایشان، می‌توانند برای چنین کاربردهایی مورد استفاده قرار گیرند، اما پارامترهای دیگری مانند حساسیت، خطی بودن، میزان پسماند یا هیسترزیس، دوام دینامیکی و زمان پاسخ از دیگر پارامترهای مؤثر هستند که باید مورد ارزیابی و طراحی قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


 
[1] Klüppel, M., R.H. Schuster, and G. Heinrich, Structure and properties of reinforcing fractal filler networks in elastomers. Rubber chemistry and technology, 1997. 70(2): p. 243-255.
[2] Fiorillo, A., C. Critello, and S. Pullano, Theory, technology and applications of piezoresistive sensors: A review. Sensors and Actuators A: Physical, 2018. 281: p. 156-175.
[3] Avilés, F., A.I. Oliva Avilés, and M. Cen Puc, Piezoresistivity, strain, and damage self sensing of polymer composites filled with carbon nanostructures. Advanced Engineering Materials, 2018. 20(7): p. 1701159.
[4] Larimi, S.R., et al., Low-cost ultra-stretchable strain sensors for monitoring human motion and bio-signals. Sensors and Actuators A: Physical, 2018. 271: p. 182-191.
[5] Duan, L., D.R. D'Hooge, and L. Cardon, Recent progress on flexible and stretchable piezoresistive strain sensors: from design to application. Progress in Materials Science, 2019: p. 100617.
[6] Ke, K., et al., Tuning the network structure in poly (vinylidene fluoride)/carbon nanotube nanocomposites using carbon black: toward improvements of conductivity and piezoresistive sensitivity. ACS applied materials & interfaces, 2016. 8(22): p. 14190-14199.
[7] Ma, L.-F., et al., Conductive thermoplastic vulcanizates (TPVs) based on polypropylene (PP)/ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) blend: From strain sensor to highly stretchable conductor. Composites Science and Technology, 2016. 128: p. 176-184.
[8] Amjadi, M., et al., Parallel microcracks-based ultrasensitive and highly stretchable strain sensors. ACS applied materials & interfaces, 2016. 8(8): p. 5618-5626.
[9] Amjadi, M., et al., Stretchable, skin‐mountable, and wearable strain sensors and their potential applications: a review. Advanced Functional Materials, 2016. 26(11): p. 1678-1698.
[10] Amjadi, M., Y.J. Yoon, and I. Park, Ultra-stretchable and skin-mountable strain sensors using carbon nanotubes–Ecoflex nanocomposites. Nanotechnology, 2015. 26(37): p. 375501.
[11] Yang, T., et al., A wearable and highly sensitive graphene strain sensor for precise home-based pulse wave monitoring. ACS sensors, 2017. 2(7): p. 967-974.
[12] Liu, H., et al., Electrically conductive strain sensing polyurethane nanocomposites with synergistic carbon nanotubes and graphene bifillers. Nanoscale, 2016. 8(26): p. 12977-12989.
[13] Hu, C., et al., Comparative assessment of the strain-sensing behaviors of polylactic acid nanocomposites: reduced graphene oxide or carbon nanotubes. Journal of Materials Chemistry C, 2017. 5(9): p. 2318-2328.
[14] Duan, L., et al., The resistivity–strain behavior of conductive polymer composites: stability and sensitivity. Journal of Materials Chemistry A, 2014. 2(40): p. 17085-17098.
[15] Chen, J., et al., An overview of stretchable strain sensors from conductive polymer nanocomposites. Journal of Materials Chemistry C, 2019. 7(38): p. 11710-11730.
[16] Avilés, F., et al., A comparative study on the mechanical, electrical and piezoresistive properties of polymer composites using carbon nanostructures of different topology. European Polymer Journal, 2018. 99: p. 394-402.
[17] Wu, D., et al., Spatial Confining Forced Network Assembly for preparation of high-performance conductive polymeric composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2017. 102: p. 88-95.