Resistive pressure sensors fabricated from polymer thick film composites containing carbon nanotubes

Polymer composites with carbon nanotubes (CNT) are new group of materials with a broad possibilities of application perspectives in many branches of the industry. In presented papers authors are investigating properties of sensor structures used in pressure sensor systems with CNT layers fabricated using thick film technology. One of the main difficulties to overcome was preparation of polymer-nanotube composition sample. Composition of carbon nanotubes in PMMA-PBMA polymer resin was prepared by modified mixing process used in thick film material preparation. Sensor structure was fabricated by printing polymer-nanotube areas with polymer-silver paths as connection electrodes on polyester substrate foil. Four type of compositions with different content of CNT were prepared: 0.1%; 0.25%; 0.5%. For different CNT content in printed thick film layers, samples exhibited resistance was around 100 kΩ, 2 MΩ, 200 MΩ respectively. Dependence between sensor resistance and force tension is nearly linear and similar for all samples. Significant decrease of resistance under tension was observed, and changes in resistance were more symptomatic for samples with higher CNT content. Distinct time hysteresis was observed during resistance measurements.

Kompozyty polimerowe zawierające nanorurki węglowe (CNT) stanowią nową grupę materiałów o szerokim zakresie zastosowań w wielu gałęziach przemysłu. Poniższa publikacja zawiera wyniki badań nad właściwościami grubowarstwowych struktur polimerowych zawierających nanorurki węglowe zastosowanymi jako czujniki nacisku. Jednym z głównych trudności napotkanych przy wytwarzaniu struktur pomiarowych było wytworzenia polimerowo-nanorurkowej kompozycji grubowarstwowej. Przy zastosowaniu specjalnie dostosowanej techniki mieszania udało się wytworzyć kompozycję opartą o żywice PMMA-PBMA. Układ pomiarowy został naniesiony na podłoże polimerowe techniką sitodruku zarówno w przypadku polimerowo-nanorurkowych obszarów czujnika jak i polimerowo-srebrowych kontaktów pomiarowych. Do badań wykorzystano cztery rodzaje kompozycji zawierające odpowiednio 0.1%, 0.25% i 0.5% wagowo nanorurek które po nadrukowaniu wykazywały rezystancję ścieżek na poziomie 100 kΩ, 2 MΩ i 200 MΩ. Zależność pomiędzy zmianami siły nacisku a zmianami rezystancji okazała się niemal liniowa dla wszystkich próbek. Zaobserwowano znaczące zmiany w rezystancji pod wpływem siły nacisku które były bardziej znamienne dla próbek o dużej zawartości nanorurek. Zaobserwowano również histerezę zmian rezystancji dla wszystkich próbek.