In this study, we investigated the detection properties of piezoresistive carbon nanotubes/polydimethylsiloxane (CNT/PDMS) devices with porous structures under applied pressure. The device, having dimensions of 10 mm × 10 mm × 5 mm, was fabricated with a porosity of 74.5%. To fabricate piezoresistive CNT/PDMS devices, CNTs were added using two different methods. In the first method, the CNTs were mixed with PDMS before the fabrication of the porous structure, while in the second, the CNTs were coated after the fabrication of the porous structure. Various detection properties of the fabricated devices were examined at different applied pressures. The CNT-coated device exhibited stable outputs with lesser variation than the CNT-mixed device. Moreover, the CNT-coated device exhibited improved reaction properties. The response time of the CNT-coated device was 1 min, which was approximately about 20 times faster than that of the CNT-mixed device. Considering these properties, CNT-coated devices are more suitable for sensing devices. To verify the CNT-coated device as a real sensor, it was applied to the gripping sensor system. A multichannel sensor system was used to measure the pressure distribution of the gripping sensor system. Under various gripping conditions, this system successfully measured the distributed pressures and exhibited stable dynamic responses.
투명한 PMMA (Poly methyl methacrylate) 기판 위에 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)와 PDMS (Poly dimethylsiloxane)를 코팅한 복합체에 레이저 펄스를 조사하면 열탄성효과에 의해 수중에 강한 초음파가 발생한다. 본 논문에서는 그 초음파 발생과 관련한 열음향 이론을 정립하고, 가우시안 파형을 갖는 레이저 펄스를 두께가 $20{\mu}m$인 CNT/PDMS 복합체에 조사했을 때 어떤 파형의 초음파가 발생하는지를 시뮬레이션을 통해 파악하였다. 그 결과로부터 CNT/PDMS 복합체에서는 충격 초음파가 발생하며, 그 파의 형상은 복합체의 각종 물성 값이 ${\pm}20%$ 변하여도 크게 변하지 않는 것을 확인하였다. 그러나 정(+), 부(-)의 피크 값은 열팽창계수가 증가하거나 밀도, 열용량, 음속이 감소하면 증가하며, 열전도도에 대해서는 민감하게 변하지 않음을 알았다. 나아가, 직접 제작한 CNT/PDMS 복합체에서 방사되는 초음파의 측정 결과와 시뮬레이션 결과의 비교로부터 그 물성 값을 추정할 수 있었다.
This paper describes the fabrication methods of a carbon nanotube (CNT) filter and a microdialysis chip. A CNT filter can help perform dialysis on a microfluidic chip. In this study, a membrane type of a CNT filter is fabricated and located in a microfluidic chip. The filter plays a role of a dialysis membrane in a microfluidic chip. In the fabrication process of a CNT filter, individual CNTs are entangled each other by amide bonding that is catalyzed by 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). The chemically treated CNTs are shaped to form a CNT filter using a PDMS film-mold and vacuum filtering. Then, the CNT filter is sandwiched between PDMS substrates, and they are bonded together using a thin layer of PDMS prepolymer as adhesive. The PDMS substrates are fabricated to have a microchannel by standard photo-lithography technique.
EPDM에 maleic anhydride를 그래프트시켜 말레화 EPDM(MEPDM)을 제조하고 여기에 양 말단에 hydroxyl기를 갖는 $\alpha$,$\omega$-poly(dimethylsiloxane)(PDMS)을 반응시켜 MEPDM-g-PDMS 공중합체를 제조하였다. MEPDM-g-PDMS와 HDFE 및 4-ethoxybenzoic acid로 표면처리된 MWCNT를 internal mixer에 가하고 $180^{\circ}C$에서 컴파운딩하여 MEPDM-g-PDMS/HDPE/CNT 복합체를 제조하였다. 복합체에서 CNT의 모폴로지를 전자현미경으로 측정한 결과 표면처리된 CNT를 사용한 경우가 분산이 균일하게 이루어졌으며 입자의 응집현상도 감소되는 것으로 나타났다. 온도변화에 따른 전기저항은 용융온도부근에서 전기저항이 급격히 증가하였으며 EtO-CNT의 함량을 15%로 하여 제조한 복합체의 경우가 PTC intensity가 2.3으로 가장 우수한 PTC 특성을 나타내었다.
This paper reports the resistance change of conductive carbon nanotube (CNT) thin-films according to the temperature variation. Resistance of conductive CNT thin-films intrinsically has good thermal sensitivity, but shows environmental dependency. In order to reduce environmental effects, we spin-coated polydimethylsiloxane (PDMS) on the conductive CNT thin-films. We observed that conductive CNT thin-films with a PDMS encapsulation layer showed little environmental dependency, but more linear and stable temperature dependencies. If proper encapsulation is provided, conductive CNT thin-films can be used for temperature sensor applications.
Lee, Seung Jin;Heo, Jeongmin;Song, Ju Ho;Thakur, Ujwal;Park, Hui Joon;Baac, Hyoung Won
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.369-369
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2016
A nanostructure composite is a highly suitable substance for photoacoustic ultrasound generation. This allows an input laser beam (typically, nanosecond pulse duration) to be efficiently converted to an ultrasonic output with tens-of-MHz frequency. This type of energy converter has been demonstrated by using a carbon nanotube (CNT)-polydimethylsiloxane (PDMS) composite film that exhibit high optical absorption, rapid heat transition, and mechanical durability, all of which are necessary properties for high-amplitude ultrasound generation. In order to develop the CNT-PDMS composite film, a high-temperature chemical vapor deposition (HTCVD) method has been commonly used so far to grow CNT and then produce a CNT-PDMS composite structure. Here, instead of the complex HTCVD, we use a mixed solution of hydrophobic multi-walled CNT and dimethylformamid (DMF) and fabricate a solution-processed CNT-PDMS composite film over a spherically concave substrate, i.e. a focal energy converter. As the solution process can be applied over a large area, we could easily fabricate the focal transmitter that focuses the photoacoustic output at the moment of generation from the CNT-PDMS composite layer. With this method, we developed photoacoustic energy converters with a large diameter (>25 mm) and a long focal length (several cm). The lens performance was characterized in terms of output pressure amplitude for an incident pulsed laser energy and focal spot dimension in both lateral and axial. Due to the long focal length, we expect that the new lens can be applied for long-range ultrasonic treatment, e.g. biomedical therapy.
Yun, Ji Sun;Jeong, Young Hun;Nam, Joong-Hee;Cho, Jeong-Ho;Paik, Jong-Hoo
센서학회지
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제22권6호
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pp.400-403
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2013
The piezoelectric composite film of ferroelectric PZT ceramic ($PbZr_xTi_{1-x}O_3$) and polymer (PDMS, Polydimethylsiloxane) was prepared to improve the flexibility of piezoelectric material. The bar coating method was applied to fabricate flexible nanocomposite film with large surface area by low cost process. In the case of using metal electrode on the composite film, although there is no problem by bending process, the electrode is usually broken away from the film by stretching process. However, the well-attached, flexible CNT electrode on PZT/PDMS film improved flexibility, especially stretchability. PZT particles was usually settled down into polymer matrix due to gravity of the weighty particle, so to improve the dispersion of PZT powder in polymer matrix, small amount of additives (CNT powder, Carbon nanotube powder) was physically mixed with the matrix. By stretching the film, an output voltage of PZT(70 wt%)/PDMS with CNT (0.5 wt%) was measured.
Sang, Pil Gyu;Heo, Jeongmin;Song, Ju Ho;Thakur, Ujwal;Park, Hui Joon;Baac, Hyoung Won
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.377-377
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2016
Under nanosecond-pulsed laser irradiation, light-absorbing thin films have been used for photoacoustic transmitters for ultrasound generation. Especially, nanostructured absorbers are attractive due to high optical absorption and efficient thermoacoustic energy conversion: for example, 2-dimensional (2-D) gold nanostructure array, synthetic gold nanoparticles, carbon nanotubes (CNTs), and reduced graphene oxides. Among them, CNT has been used to fabricate a composite film with polydimethylsiloxane (PDMS) that exhibits excellent photoacoustic conversion performance for high-frequency, high-amplitude ultrasound generation. Previously, CNT-PDMS nanocomposite films were made by using a high-temperature chemical vapor deposition (HTCVD) process for CNT growth. However, this approach is not suitable to fabricate large-area CNT films (>several cm2). This is because a chamber dimension of HTCVD is limited and also the process often causes nonuniform CNT growth when the film area increases. As an alternative approach, a solution-based process can be used to overcome these issues. We develop PDMS composite transmitters, based on the solution process, using several nanostructured light-absorbers such as CNTs, nanoink powders, and imprinted regular arrays of gold nanostructure. We compare fabrication processes of each composite transmitters and photoacoustic output performance.
In this study, a polydimethylsiloxane (PDMS)-based drag force-type flowmeter was fabricated using a graphite-carbon nanotube (CNT) composite as a piezoresistive material and evaluated. The device was in the form of a cantilever, which was composed of the soft material, PDMS, and fabricated using a mold manufactured by a three-dimensional printer. The cost-effective graphite was mixed with CNTs to serve as a piezoresistive material. The optimal mixing ratio was investigated, and the piezoresistive material formed using a graphite:PDMS:CNT ratio of 1.5:1:0.01 was adopted, which showed a stable output and a high sensitivity. Various forward and backward air flows in the range of 0-10 m/s were measured using the fabricated flowmeter, and both tensile and compression characteristics were evaluated. The measured results showed a stable output, with the resistance change gradually increasing with the air flow rate. Repeatability characteristics were also tested at a repeated air flow of 10 m/s, and the flowmeter responded to the applied air flow well. Consequently, the fabricated device has a high sensitivity and can be used as a flowmeter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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