Hiệu ứng điện áp biến đổi trong vật liệu composite dựa trên polydimethylsiloxane liên kết chéo và polyaniline: ứng dụng tiềm năng trong cảm biến áp suất

Journal of Materials Science - Tập 47 - Trang 1794-1802 - 2011
T. del Castillo-Castro1, M. M. Castillo-Ortega1, J. C. Encinas1, P. J. Herrera Franco2, H. J. Carrillo-Escalante3
1Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales, Universidad de Sonora, Hermosillo, Mexico
2Universidad Marista, Periférico Norte, Mérida, Mexico
3Unidad de Materiales, Centro de Investigación Científica de Yucatán, Mérida, Mexico

Tóm tắt

Các vật liệu composite kết hợp một chất độn dẫn điện, polyaniline clohydric (PANI-Cl), vào ma trận polydimethylsiloxane kết thúc hydroxy (HO-PDMS) đã được đánh giá cho các thuộc tính điện DC, cơ học, nhiệt, hình thái và điện trở biến đổi. Mục tiêu chính của nghiên cứu là hành vi điện - cơ của các vật liệu composite này với khả năng ứng dụng ở dạng cảm biến điện trở biến đổi. Ngưỡng thẩm thấu điện dẫn được xác định vào khoảng 11.5 wt% PANI-Cl. Các thí nghiệm nén/nở tuần hoàn cho thấy hàm lượng chất độn làm thay đổi độ cứng, cường độ hiệu ứng Mullins và hành vi phân hủy trong các vật liệu composite đàn hồi. Phản ứng điện trở biến đổi của các vật liệu composite khác nhau tùy thuộc vào thành phần mẫu và cũng như tỷ lệ biến dạng. Các vật liệu composite có nồng độ vượt ngưỡng thẩm thấu thể hiện sự thay đổi ít nhất ba bậc về điện trở trong khoảng hẹp tối đa là 2% biến dạng. Độ nhạy điện trở biến đổi và sự tái hiện lại phản ứng gợi ý khả năng sử dụng vật liệu này như một bộ chuyển đổi trong thiết bị cơ điện.

Từ khóa

#Composite #polydimethylsiloxane #polyaniline #điện áp biến đổi #cảm biến áp suất

Tài liệu tham khảo

Shi S, Zhang L, Li J (2009) J Mater Sci 44:945. doi:10.1007/s10853-008-3207-8 Paligová M, Vilákova J, Sáha P, Kesálek V, Stejskal J, Quadrat O (2004) Phys A 335:421 Soto-Oviedo Mauro A, Araújo Olacir A, Roselena Faez, Rezende Mirabel C, Marco-A DePaoli (2006) Synth Met 156:1249 Dhawan SK, Singh N, Rodrigues D (2003) Sci Technol Adv Mater 4:105 Ansari R, Alikhani AH (2009) J Coat Technol Res 6:221 Shinde V, Sainkar SR, Gangal SA, Patil PP (2006) J Mater Sci 41:2851. doi:10.1007/s10853-006-2375-7 Joshi SS, Lokhande CD (2007) J Mater Sci 42:1304. doi:10.1007/s10853-006-0285-3 Da Silva WJ, Hümmelgen IA, Mello RM (2009) J Mater Sci 20:123. doi:10.1007/s10854-008-9645-x Castillo-Ortega MM, Santos-Sauceda I, Encinas JC, Rodriguez-Felix DE, del Castillo-Castro T, Rodriguez-Felix F, Valenzuela-García JL, Quiroz-Castillo LS, Herrera-Franco PJ (2011) J Mater Sci 46(23):7466. doi:10.1007/s10853-011-5714-2 Sharma MK, Ambolikar AS, Aggarwal SK (2011) J Mater Sci 46:5715. doi:10.1007/s10853-011-5525-5 Chang Q, Zhao K, Chen X, Li M, Liu J (2008) J Mater Sci 43:5861. doi:10.1007/s10853-008-2827-3 Del Castillo-Castro T, Larios-Rodriguez E, Molina-Arenas Z, Castillo-Ortega MM, Tanori J (2007) Compos Part A 38:107 Rajagopalan S, Sawan M, Ghafar-Zadeh E, Savadogo O, Chodavarapu Vamsy P (2008) Sensors 8:5081 Wu J, Zhou D, Too CO, Wallace GG (2005) Synth Met 155:698 Del Castillo-Castro T, Castillo-Ortega MM, Herrera-Franco PJ (2009) Compos Part A 40:1573 Vilčáková J, Paligová M, Omastová M, Sáha P, Quadrat O (2004) Synth Met 146:121 Radhakrishnan S, Kar Swarnendu B (2005) Sens Actuators A: Phys 120:474 Pelíšková M, Vilčáková J, Omastová M, Sáha P, Li C, Quadrat O (2005) Smart Mater Struct 14:949 Allaoui A, Hoa SV, Evesque P, Bai JB (2009) Scripta Mater 61:628 Alexopoulos ND, Bartholome C, Poulin P, Marioli-Riga Z (2010) Compos Sci Technol 70:1733 Alexopoulos ND, Bartholome C, Poulin P, Marioli-Riga Z (2010) Compos Sci Technol 70:260 Souza FG Jr, Michel RC, Soares BG (2005) Polym Test 24:998 Carmona F, Ravier J (2001) Carbon 40:151 Bergström JS, Boyce MC (1999) Rubber Chem Technol 72:633 Guth E, Gold O (1938) Phys Rev 53:322 Guth E (1945) J Appl Phys 16:20 Govindjee SimoJC (1991) J Mech Phys Solids 39:87 Harwood JAC, Payne AR (1966) J Appl Polym Sci 10:315 Lin W-C, Fan W, Marcellan A, Hourdet D, Creton C (2010) Macromolecules 43:2554 Bhadra S, Khastgir D (2009) Synth Met 159:1141 Fragiadakis D, Pissis P, Bokobza L (2005) Polymer 46:6001 Urayama K, Yokoyama K, Kohjiya S (2000) Polymer 41:3273 Cha BJ, Yang JM, Hwang W (2006) Macromol Res 14:579