奈米碳管紙可實現超輕量致動器
- 上線日期：2008/9/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
法國科學家以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)強化多壁式碳奈米管(multiwalled carbon nanotube, MWCNT)，以便用來發展航太用的超輕型致動器。該小組正在優化上述複合物的機電反應，他們將雙壓電(bimorph)元件浸入電解液中並施加10 V的電壓，結果可產生高達1.8 MPa的激發應力(actuation stress)。
為了製備雙壓電材料，巴斯葛研究中心(Centre de Recherche Paul Pascal)的Christele Bartholome等人先將MWCNT的管壁氧化，使管壁容易與高分子產生強鍵結。接著將碳管分散在水中，再分別與不同高分子量的PVA混合。之後以薄膜濾掉多餘的水及雜質，形成紙狀薄片，在於CNT-PVA複合物表面沉積一層金元素，協助電荷分布在整面薄膜，以產生均勻的激發應力。最後，再於雙壓電元件反面鍍上一層絕緣的高分子層。
Bartholome表示，純碳管製成的材料雖然有高導電性，但強度較弱，無法將電能有效轉換成機械能。而添加適量的高分子可以強化碳管材料，同時結構仍保有多孔及導電網絡等方便在電解液中激發的特性。該小組經由實驗發現，最佳的PVA添加比例為30 wt%。在電激發下，CNT-PVA複合材料多洞的結構能讓電解液的離子進入薄膜並使其膨脹，達成電能-機械能的轉換效果。正負偏壓皆有此效果，但負電壓造成的膨脹現象較為明顯。
這項研究是歐洲NOESIS計畫中的一部份，目標是要研發航太用的智慧奈米複合材料。Bartholome表示，該小組下一步將研發使用固態電解質的乾式奈米致動器，他們也想利用這種機電結構發展偵測系統，用來以監測飛機上複合材料的狀態。相關的應用還有機器人學、 自動推進系統及非侵入式外科手術的微工具等。詳見Nanotechnology 19, p.325501 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/35702
譯者:黃信國(逢甲大學纖維與複合材料學系)
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