Конструкции акселерометра и гироскопа на основе ленты из углеродных нанотрубок

Центр космических полетов имени Маршалла НАСА разработал проекты двух микроэлектромеханических систем (МЭМС) датчиков движения и положения:одноосевого акселерометра и гироскопа. В конструкциях используется хорошо выровненная многостенная лента из углеродных нанотрубок (MWCNT) с матрицей P (VDF-TrFE), которая является механически прочной и обладает отличными пьезоэлектрическими свойствами в качестве чувствительного и исполнительного элемента.

Использование ленты CNT в гироскопе стало возможным благодаря недавним усовершенствованиям обработки CNT, которые дают более длинные CNT, которые более точно выровнены. Использование УНТ делает акселерометр и гироскопы более прочными и надежными, не увеличивая их размер или вес. Главным преимуществом по сравнению с силиконовыми (Si) и кварцевыми датчиками является простота изготовления, не требующая механической обработки.

Акселерометр НАСА был разработан для устранения недостатков обычных пьезоэлектрических акселерометров, изготовленных из керамических материалов, таких как титанат бария (BaTiO₃ ) или титанат свинца (PZT). Эти материалы по своей природе хрупкие, имеют тенденцию быть шумными, плохо воспринимают низкие частоты, подвержены накоплению статического заряда, влияющему на поляризацию, и являются относительно большими и дорогими. Уникальной особенностью инновации НАСА является использование ленты из углеродных нанотрубок/П(ВДФ-ТрФЭ) в качестве исполнительного и чувствительного элемента.

Новый акселерометр действует как пружинно-массовая система. Подвижная масса находится между неподвижными стенками и прикреплена к двум лентам из УНТ с обеих сторон. Масса смещается вдоль одной оси, когда на массу действует приложенная сила. Этот датчик использует одну ленту в качестве исполнительного механизма для демпфирования движения движущейся массы, а другая лента используется для измерения смещения массы.

Одноосный акселерометр можно использовать отдельно или в качестве основы для двухосного гироскопа. Лента УНТ используется в качестве вибрирующего элемента в гироскопе. Конструкция гироскопа НАСА охватывает три конфигурации:лента УНТ, обернутая вокруг проводящего ротора гироскопа, та же лента УНТ, покрытая пьезоматериалом для формирования формы ротора, и лента УНТ с пьезораспылением, используемая в качестве ротора.

НАСА активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с Сэмми Наборс по этому адресу электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или 256-544-5226, чтобы начать обсуждение лицензирования. Перейдите по этой ссылке здесь Чтобы получить больше информации.