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Multifunktionale Bornitrid-Nanoröhren /Poly -Verbundwerkstoffe mit einstellbaren piezoelektrischen Eigenschaften

Sep 25, 2020

WennBornitridNanoröhren (BNNT) sind gleichmäßig in dehnbaren Materialien dispergiert, wie Polydimethylsiloxan (PDMS), es wird erwartet, dass Verbundwerkstoffe mit verbesserten mechanischen, thermischen und piezoelektrischen Eigenschaften zu produzieren. Kürzlich berichteten Sung Woo Nam von der University of Illinois at Urbana Champaign und cheol Park vom Langley Research Center der NASA usw. über den multifunktionalen BNNT / PDMS Zugverbund mit einstellbaren piezoelektrischen Eigenschaften.

Die wichtigsten Punkte dieses Papiers sind:

1) Der BNNT / PDMS-Verbund wurde durch Tetrahydrofuran (THF) Co-Lösungsmittel-Mischung hergestellt, um BNNTs in PDMS zu dispergieren, während Ultraschallbehandlung oder Funktionalisierung vermieden wird.

2) Die Ergebnisse zeigen, dass die resultierenden Zug-BNNT/ PDMS-Verbundwerkstoffe einen verbesserten Young-Modul aufweisen (erhöht um 200% bei 9 Gew.-BNNT) und Wärmeleitfähigkeit (erhöht um 120% bei 9 Gew.-% BNNT) ohne Verlust von Zugeigenschaften.

3) Darüber hinaus weisen BNNT/PDMS-Verbundwerkstoffe eine piezoelektrische Reaktion im linearen Verhältnis zu BNNT wt% auf und erreichen eine piezoelektrische Konstante von 18 PMV-1 (| d33 |) bei 9 Gew. BNNT, die mit kommerziellen piezoelektrischen Polymeren konkurrenzfähig ist.

4) BNNT / PDMS kann bis zu 60% Zugdehnung ohne plastische Verformung standhalten, was das piezoelektrische Ansprechverhalten des Verbundwerkstoffs um etwa das Fünffache verbessert.

5) Die Empfindlichkeit des piezoelektrischen Materials gegenüber niederfrequenten Vibrationen wird mit (≈ 1) piezoelektrischen Eigenschaften kombiniert.

In dieser Arbeit wird eine Art Zug-BNNT / PDMS-Verbund mit verbesserter mechanischer Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit berichtet. Die piezoelektrische Reaktion kann durch Änderung des Gewichtsanteils von BNNT und der angewendeten Dehnung eingestellt werden, was den Einsatz in flexiblen Aktoren und Vibrationssensoren ermöglicht.

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