Разработаны гибкие механические сенсоры на основе «бумаги» из углеродных нанотрубок и серебряных чернил, которые могут быть относительно дешево напечатаны с помощью струйного принтера, сообщают ученые из США и Франции в журнале Materials & Design.

Как правило, электроника, в том числе и сенсоры, создается из жестких материалов, что ограничивает их использование. Но существуют и разработки гибких датчиков растяжения, например, на основе эластичных электропроводных полимеров или даже простого оптоволокна. Обычно принцип их действия основан на том, что материалы изменяют свое сопротивление при растяжении или сжатии.

Исследователи под руководством Ричарда Ляна (Richard Liang) из Университета штата Флорида и Пьер-Жана Коттине (Pierre-Jean Cottinet) из Национального института прикладных наук Лиона разработали новую технологию создания легких и гибких механических сенсоров на основе нанотрубок и серебра. С помощью высокотемпературного высушивания они создали листы (также называемые бумагой buckypaper) из плотноупакованных многостенных углеродных нанотрубок толщиной в шесть микрометров.

Принцип действия сенсора. DeGraff et al. / Materials & Design, 2017

Ученые создали на его основе сенсоры растяжения. Они напечатали на подложке из полиэтилентерефталата с помощью струйного принтера и серебряных чернил металлические контакты, а между ними поместили небольшие листы углеродной «бумаги». Принцип действия сенсора основан на том, что при его растяжении взаимное расположение нанотрубок меняется. Соответственно, при растяжении электрическое сопротивление сенсора возрастает, а при сжатии падает.

Процесс создания сенсора. DeGraff et al. / Materials & Design, 2017

Продемонстрированный подход имеет несколько преимуществ над альтернативными сенсорами. Такие сенсоры имеют большую чувствительность, и с их помощью можно зарегистрировать растяжение от 0,005 процента до примерно одного процента. Также немаловажно, что процесс их производства относительно прост и дешев.

DeGraff et al. / Materials & Design, 2017

В 2015 году американские ученые создали на основе углеродных нанотрубок сенсор для определения испорченного мяса. Принцип его действия основан на том, что проводимость нанотрубок меняется при присоединении к ним молекул трупных ядов.

Автор: Григорий Копиев