MEMS-акселерометр и гироскоп NASA на высокопрочной ленте из углеродных нанотрубок

Научный центр Маршалла NASA разработал проекты двух микро-электромеханических систем (MEMS) датчиков движения и позиции: одноосевой акселерометр и гироскоп. Проекты используют высокоориентированную ленту из многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT) с матрицей P(VDF-TrFE), которая механически прочна и имеет отличные пьезоэлектрические свойства как сенсирующий и актуаторный элемент.

Использование ленты CNT в гироскопе становится возможным благодаря недавним улучшениям обработки CNT, дающим более длинные CNT, которые более высоко ориентированы. Использование CNT делает акселерометр и гироскопы более прочными и надежными, не увеличивая их размер или вес. Главное преимущество по сравнению с кремниевыми (Si) и кварцевыми сенсорами — более простое производство, не требующее механической обработки.

Акселерометр NASA был спроектирован для устранения недостатков конвенциональных пьезоэлектрических акселерометров, сделанных из керамических материалов, таких как титанат бария (BaTiO₃) или титанат свинца (PZT). Эти материалы изначально хрупкие, имеют склонность быть шумными, испытывают трудности с чувствительностью к низким частотам, подвержены накоплению статического заряда, влияющему на поляризацию, и относительно велики и дороги. Уникальная черта инновации NASA — использование ленты углеродных нанотрубок/P(VDF-TrFE) как актуаторного и сенсирующего элемента.

Новый акселерометр действует как система масса-пружина. Есть движущаяся масса между фиксированными стенками и прикрепленная к двум лентам CNT с обеих сторон. Масса смещается вдоль одной оси, когда приложенная сила действует на массу. Этот сенсор использует одну ленту как актуатор для демпфирования движения движущейся массы, в то время как другая лента используется для чувствования смещения массы.

Одноосевой акселерометр может использоваться отдельно или как основа для двухосевого гироскопа. Лента CNT используется как вибрирующий элемент в гироскопе. Проект гироскопа NASA охватывает три конфигурации: лента CNT, обмотанная вокруг проводящего ротора гироскопа, та же лента CNT, слоистая с пьезоматериалом для формирования формы ротора, и пьезо-распыленная лента CNT, используемая как ротор.

NASA активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с Сэмми Нэборсом по адресу This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. или 256-544-5226 для начала лицензионных переговоров. Перейдите по этой ссылке для получения дополнительной информации.