Регистрация / Вход
Прислать материал

Тензорезистивные преобразователи для интеграции с эластомерами

Фамилия
Спирин
Имя
Андрей
Отчество
Евгеньевич
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Полупроводниковой электроники и физики полупроводников
Академическая группа
ППЭ-13-2
Научный руководитель
к.т.н., доц. Орлова М.Н.
Название тезиса
Тензорезистивные преобразователи для интеграции с эластомерами
Тезис

Тензорезисторы, применяемые в качестве датчиков напряженно-деформированного состояния, делятся на проволочные, фольговые и полупроводниковые. Проволочные, широко использующиеся ранее в тензоизмерениях, в последствии были вытеснены тонкоплёночными фольговыми. Достоинством полупроводниковых является высокий коэффициент тензочувствительности, однако из-за их хрупкости при сильной механической деформации они не подходят для измерения напряженно-деформированных состояний эластомеров. Фольговые тензорезисторы, обладая относительной пластичностью, имеют возможность интегрироваться с эластомерами, и при напряженно-деформированном состоянии, тензометрировать их. Однако, при этом, они характеризуются невысоким коэффициентом тензочувствительности.

Эластомеры составляют малую долю технических систем. При этом работоспособность последних зависит от целостности эластомера. Контроль их состояния и способность прогнозирования поломки, обеспечивают возможность проведения своевременного технического обслуживания. Возможность контроля обеспечивается интеграцией тензорезистивных преобразователей с материалом уплотнителя. Следует отметить, что интегрированные датчики, являясь инородными телами для эластомера, приводят к сокращению срока службы всего устройства.

Метод конечных элементов показал, что на напряженность эластомера сильно влияет размер интегрированных в него датчиков. Следовательно, с целью их миниатюризации исследуются фольговые тензорезисторы с нанесёнными структурами наногранул платины. Тонкоплёночные структуры наносят методом индуцированного осаждения сфокусированным ионным пучком в извилистую (текстурированную) форму. Структура имеет толщину 20 мкм и длину около 9000 мкм, кончик датчика имеет ширину около 650 нм и толщину 1400 мкм.

Таким образом, появляется как возможность интеграции тензорезисторов с эластомерами, при минимизации механических дефектов в материале эластичных уплотнителей, так и возможности локального измерения механического напряжения на сверхмалых участках. Также исследования показывают, что используя метод индуцированного осаждения сфокусированным ионным пучком в текстурированную форму, имеется возможность изготовления тонкопленочных тензорезисторов размером менее 20 мкм.