Accelerometer- en gyroscoopontwerpen op basis van koolstofnanobuisjestape

NASA Marshall Space Flight Center ontwikkelde ontwerpen voor twee micro-elektromechanische systemen (MEMS) bewegings- en positiesensoren:een versnellingsmeter met één as en een gyroscoop. De ontwerpen maken gebruik van een sterk uitgelijnde meerwandige koolstof nanobuis (MWCNT) tape met een P(VDF-TrFE) matrix die mechanisch robuust is en uitstekende piëzo-elektrische eigenschappen heeft als detectie- en bedieningselement.

Het gebruik van CNT-tape in een gyroscoop wordt mogelijk gemaakt door recente verbeteringen aan CNT-verwerking die langere CNT's opleveren die beter zijn uitgelijnd. Het gebruik van CNT's maakt de accelerometer en gyroscopen sterker en robuuster, zonder hun omvang of gewicht te vergroten. Het belangrijkste voordeel, vergeleken met siliconen (Si) en kwartssensoren, is een eenvoudigere productie die geen bewerking vereist.

NASA's versnellingsmeter is ontworpen om de tekortkomingen aan te pakken van conventionele op piëzo-elektrische gebaseerde versnellingsmeters die zijn gemaakt van keramische materialen zoals bariumtitanaat (BaTiO₃ ) of loodtitanaat (PZT). Deze materialen zijn inherent bros, hebben de neiging lawaaierig te zijn, hebben moeite met het waarnemen van lage frequenties, zijn onderhevig aan de opbouw van statische lading die de polarisatie beïnvloedt, en zijn relatief groot en duur. Het unieke kenmerk van de NASA-innovatie is het gebruik van koolstofnanobuisjes/P(VDF-TrFE)-tape als aandrijf- en sensorelement.

De nieuwe versnellingsmeter werkt als een massa-veersysteem. Er is een bewegende massa tussen vaste muren en aan beide zijden bevestigd aan twee CNT-tapes. De massa wordt verplaatst langs een enkele as wanneer een uitgeoefende kracht op de massa inwerkt. Deze sensor gebruikt één band als actuator om de beweging van de bewegende massa te dempen, terwijl de andere band wordt gebruikt om de verplaatsing van de massa waar te nemen.

De eenassige versnellingsmeter kan alleen worden gebruikt of als basis voor een tweeassige gyroscoop. De CNT-tape wordt gebruikt als het trillende element in de gyroscoop. Het NASA-gyroscoopontwerp omvat drie configuraties:CNT-tape gewikkeld rond de geleidende rotor van de gyroscoop, dezelfde CNT-tape gelaagd met piëzo-materiaal om een ​​rotorvorm te vormen, en piëzo-gespoten CNT-tape die als rotor wordt gebruikt.

NASA is actief op zoek naar licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem dan contact op met Sammy Nabors via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of 256-544-5226 om licentiebesprekingen te starten. Volg deze link hier voor meer informatie.