Conceptions d'accéléromètres et de gyroscopes basées sur une bande de nanotubes de carbone

Le Marshall Space Flight Center de la NASA a développé des conceptions pour deux capteurs de mouvement et de position de systèmes micro-électromécaniques (MEMS):un accéléromètre à axe unique et un gyroscope. Les conceptions s'appuient sur un ruban de nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) hautement aligné avec une matrice P(VDF-TrFE) qui est mécaniquement robuste et possède d'excellentes propriétés piézoélectriques comme élément de détection et d'actionnement.

L'utilisation d'une bande CNT dans un gyroscope est rendue possible par des améliorations récentes du traitement CNT qui produisent des CNT plus longs et plus fortement alignés. L'utilisation de NTC rend l'accéléromètre et les gyroscopes plus solides et plus robustes, sans augmenter leur taille ou leur poids. Le principal avantage, par rapport aux capteurs en silicone (Si) et à quartz, est une fabrication plus facile qui ne nécessite aucun usinage.

L'accéléromètre de la NASA a été conçu pour combler les lacunes des accéléromètres piézoélectriques conventionnels fabriqués à partir de matériaux céramiques tels que le titanate de baryum (BaTiO₃ ) ou le titanate de plomb (PZT). Ces matériaux sont intrinsèquement fragiles, ont tendance à être bruyants, ont des difficultés à détecter les basses fréquences, sont sujets à une accumulation de charge statique qui affecte la polarisation, et sont relativement gros et coûteux. La caractéristique unique de l'innovation de la NASA est l'utilisation d'un ruban de nanotubes de carbone/P(VDF-TrFE) comme élément d'actionnement et de détection.

Le nouvel accéléromètre agit comme un système masse-ressort. Il y a une masse mobile entre des murs fixes et attachée à deux bandes CNT des deux côtés. La masse se déplace le long d'un seul axe lorsqu'une force appliquée agit sur la masse. Ce capteur utilise une bande comme actionneur pour amortir le mouvement de la masse en mouvement, tandis que l'autre bande est utilisée pour détecter le déplacement de la masse.

L'accéléromètre à un axe peut être utilisé seul ou comme base pour un gyroscope à deux axes. La bande CNT est utilisée comme élément vibrant dans le gyroscope. La conception du gyroscope de la NASA couvre trois configurations :une bande CNT enroulée autour du rotor conducteur du gyroscope, la même bande CNT recouverte d'un matériau piézo pour former une forme de rotor et une bande CNT pulvérisée piézo utilisée comme rotor.

La NASA recherche activement des licenciés pour commercialiser cette technologie. Veuillez contacter Sammy Nabors à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir. ou 256-544-5226 pour entamer des discussions sur les licences. Suivez ce lien ici pour plus d'informations.