NASA-ontwikkelde MEMS Versnellingsmeter & Gyroscoop met High-Strength Koolstofnanotape

MEMS Bewegingssensoren met Uitgebreide Koolstofnanotubes voor Superieure Prestaties

NASA Marshall Space Flight Center heeft ontwerpen ontwikkeld voor twee micro-electromechanische systemen (MEMS) voor beweging en positie: een eenasige versnellingsmeter en een gyroscoop. De ontwerpen benutten een hoog uitgelijnde multiwand koolstofnanotube (MWCNT) tape met een P(VDF-TrFE) matrix die mechanisch robuust is en uitstekende piezo-elektrische eigenschappen heeft als sensor- en actuator-element.

Voordelen van Koolstofnanotape

Het gebruik van CNT-tape in een gyroscoop is mogelijk gemaakt door recente verbeteringen in CNT-verwerking die langere, meer uitgelijnde CNT's opleveren. Het gebruik van CNT's maakt de versnellingsmeter en gyroscopen sterker en robuuster, zonder toename in grootte of gewicht. Het hoofdbepaal ten opzichte van silicium (Si) en kwartsensoren is eenvoudigere productie zonder bewerking.

NASA's versnellingsmeter is ontworpen om de tekortkomingen van conventionele piezo-elektrische versnellingsmeters van keramische materialen als bariumtitaan (BaTiO₃) of loodtitaan (PZT) aan te pakken. Deze materialen zijn inherent bros, neigen tot ruis, hebben moeite met lage frequenties, zijn vatbaar voor statische op ladingen die polarisatie beïnvloeden, en zijn relatief groot en duur. Het unieke kenmerk van de NASA-innovatie is het gebruik van koolstofnanotube/P(VDF-TrFE) tape als actuator- en sensor-element.

Werkingsprincipe

De nieuwe versnellingsmeter werkt als een veer-massa-systeem. Er is een bewegende massa tussen vaste wanden, bevestigd aan twee CNT-tapes aan beide kanten. De massa verplaatst zich langs één as wanneer een kracht op de massa werkt. Deze sensor gebruikt één tape als actuator om de beweging van de bewegende massa te dempen, terwijl de andere tape gebruikt wordt voor het meten van de massa-verplaatsing.

De eenasige versnellingsmeter kan alleen gebruikt worden of als basis voor een twee-as gyroscoop. De CNT-tape wordt als trillende element in de gyroscoop gebruikt. Het NASA gyroscoop-ontwerp dekt drie configuraties: CNT-tape omwikkeld rond de geleidende rotor, dezelfde CNT-tape gelaagd met piezo-materiaal om een rotervorm te vormen, en piezo-gespoten CNT-tape als rotor.

NASA zoekt actief licentiaten om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met Sammy Nabors via dit e-mailadres (beschermd tegen spambots, JavaScript vereist) of 256-544-5226 om licentiegesprekken te starten. Volg deze link voor meer informatie.