Nanocompósitos formados por nanotubos de carbono verticalmente alinhados e polidimetilsiloxano (desenvolvimento e caracterização elétrica)
Data
2015-09-03
Autores
Gonzatto Neto, Alfredo 
Orientadores
Corat, Evaldo Jose
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Nanocomposites formed by polydimethylsiloxane and carbon nanotubes were produced. Some relationships have been established between mechanical deformation and piezoresistive and capacitive effects through experiments involving deformation analysis and electrical characterizations. This study also allowed us to understand the probable piezoresistividade mechanisms responsible for the electrical characteristics of polymer nanocomposites of carbon nanotubes. Films of vertically aligned multi-walled carbon nanotubes were produced by microwave plasma on Ti substrate / TiN and subsequently integrated and transferred into a polymer matrix made in films form. Electrical DC analysis and AC impedance spectroscopy revealed two distinct contributions: from the physical contact of the carbon nanotubes, and from the no contact between the carbon nanotubes separated by small silicone fills. The second one, gives capacitive effects and especially the tunneling effect. Tunneling effect dependencies were found in relation to the density of the carbon nanotube film, to the applied voltage and range of deflection to which the membrane was subjected, thus influencing the response sensitivity. The nanocomposite behaved
regularly under large deformations (910 μԐ to μԐ 90900), presenting Gauge factor between 8.6 and 0.8 in the respective order. In small deformations (10.4 μԐ to 41.6 μԐ) demonstrated
good sensitivity, presenting Gauge Factor of 689, attributed to the use of the film in the relaxed state, benefiting from tunneling effect. The results were relevant and of considerable contribution to the study and development of new elastic and flexible sensors.
Foram produzidos nanocompósitos formados por nanotubos de carbono e polidimetilsiloxano. Relações entre deformação mecânica e efeitos piezoresistivos e capacitivos foram estabelecidas por meio de experimentos envolvendo análises de deformação e caracterizações elétricas, que também permitiram a compreensão dos prováveis mecanismos de piezoresistividade responsáveis pelas características elétricas dos nanocompósitos poliméricos de nanotubos de carbono. Nanotubos de carbono de múltiplas paredes, verticalmente alinhados foram produzidos por plasma de Microondas sobre substratos de Ti/TiN e posteriormente integrados e transferidos para uma matriz polimérica confeccionada na forma de filmes. Por meio das análises elétricas de resistividade sob tensão contínua e de impedância, foram identificados e estudados efeitos provenientes do contato físico dos nanotubos de carbono, e do não contato entre os nanotubos de carbono separados por pequenos preenchimentos de silicone. Estas condições, de acordo com dados experimentais, beneficiaram o surgimento de efeitos capacitivos e principalmente do efeito de tunelamento. Foram constatadas dependências do efeito de tunelamento em relação à densidade da floresta de nanotubos de carbono, a intensidade do campo elétrico aplicado e a faixa de deformação à qual o filme foi submetido, influenciando assim na sensibilidade de resposta. O nanocompósito comportou-se de forma regular sob grandes deformações (910 μԐ a 90900 μԐ), apresentando Fator Gauge entre 8,6 e 0,8 na respectiva ordem. Já em pequenas deformações (10,4 μԐ a 41,6 μԐ) demonstrou ótima sensibilidade, apresentando Fator Gauge de 689, atribuído a utilização do filme no estado relaxado, beneficiando-se, assim, do efeito de tunelamento. Os resultados obtidos foram relevantes e apresentam considerável contribuição para o estudo e desenvolvimento de novos sensores elásticos e flexíveis.
Foram produzidos nanocompósitos formados por nanotubos de carbono e polidimetilsiloxano. Relações entre deformação mecânica e efeitos piezoresistivos e capacitivos foram estabelecidas por meio de experimentos envolvendo análises de deformação e caracterizações elétricas, que também permitiram a compreensão dos prováveis mecanismos de piezoresistividade responsáveis pelas características elétricas dos nanocompósitos poliméricos de nanotubos de carbono. Nanotubos de carbono de múltiplas paredes, verticalmente alinhados foram produzidos por plasma de Microondas sobre substratos de Ti/TiN e posteriormente integrados e transferidos para uma matriz polimérica confeccionada na forma de filmes. Por meio das análises elétricas de resistividade sob tensão contínua e de impedância, foram identificados e estudados efeitos provenientes do contato físico dos nanotubos de carbono, e do não contato entre os nanotubos de carbono separados por pequenos preenchimentos de silicone. Estas condições, de acordo com dados experimentais, beneficiaram o surgimento de efeitos capacitivos e principalmente do efeito de tunelamento. Foram constatadas dependências do efeito de tunelamento em relação à densidade da floresta de nanotubos de carbono, a intensidade do campo elétrico aplicado e a faixa de deformação à qual o filme foi submetido, influenciando assim na sensibilidade de resposta. O nanocompósito comportou-se de forma regular sob grandes deformações (910 μԐ a 90900 μԐ), apresentando Fator Gauge entre 8,6 e 0,8 na respectiva ordem. Já em pequenas deformações (10,4 μԐ a 41,6 μԐ) demonstrou ótima sensibilidade, apresentando Fator Gauge de 689, atribuído a utilização do filme no estado relaxado, beneficiando-se, assim, do efeito de tunelamento. Os resultados obtidos foram relevantes e apresentam considerável contribuição para o estudo e desenvolvimento de novos sensores elásticos e flexíveis.
Descrição
Citação
GONZATTO NETO, Alfredo. Nanocompósitos formados por nanotubos de carbono verticalmente alinhados e polidimetilsiloxano (desenvolvimento e caracterização elétrica). 2015. 120 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São José dos Campos, 2015.