NASA開発の高強度カーボンナノチューブテープを用いたMEMS加速度センサーとジャイロスコープ
NASAマーシャル宇宙飛行センターは、2種類の微小電気機械システム(MEMS)動作・位置センサーの設計を開発しました:単軸加速度センサーとジャイロスコープです。これらの設計は、機械的に堅牢で優れた圧電特性を持つ、高配向マルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)テープとP(VDF-TrFE)マトリックスを、センシングおよびアクチュエーション素子として活用しています。
ジャイロスコープへのCNTテープの使用は、より長く高配向なCNTを生成する最近のCNT処理改良によって可能になりました。CNTの使用により、サイズや重量を増やすことなく、加速度センサーとジャイロスコープをより強靭で堅牢にしています。シリコン(Si)や石英センサーと比較した主な利点は、機械加工を必要とせず製造が容易な点です。
NASAの加速度センサーは、チタン酸バリウム(BaTiO3)やチタン酸鉛(PZT)などのセラミック材料で作られる従来の圧電ベース加速度センサーの短所に対処するよう設計されました。これらの材料は本質的に脆く、ノイズが多く、低周波の検知が困難で、極性に影響を与える静電気の蓄積を受けやすく、比較的大型で高価です。NASAの革新のユニークな特徴は、カーボンナノチューブ/P(VDF-TrFE)テープをアクチュエーションおよびセンシング素子として使用する点です。
新しい加速度センサーはばね質量系として機能します。固定壁の間に可動質量があり、両側に2枚のCNTテープで取り付けられています。外力が質量に作用すると、質量は単軸方向に変位します。このセンサーは、一方のテープをアクチュエーターとして可動質量の運動を減衰させ、もう一方を質量変位のセンシングに使用します。
単軸加速度センサーは単独で使用することも、二軸ジャイロスコープの基盤として使用することもできます。CNTテープはジャイロスコープの振動素子として使用されます。NASAのジャイロスコープ設計は3つの構成をカバーしています:ジャイロスコープの導電性ローターにCNTテープを巻き付ける構成、同じCNTテープを圧電材料と積層してローター形状を形成する構成、圧電スプレーされたCNTテープをローターとして使用する構成です。
NASAはこの技術を商用化するライセンシーを積極的に募集しています。サミー・ネイバーズ(メールアドレスはスパムボットから保護されています。表示にはJavaScriptが必要です)または256-544-5226までご連絡ください。ライセンスに関する議論を開始できます。詳細はこちらをご覧ください。
センサー
- Loctiteとダクトテープ:産業設備での応急処置が失敗する理由
- Arduino Nanoと128x64 OLEDで実行するセルラーオートマトン「ライフゲーム」
- ジャイロスコープセンサー:仕組みと主要アプリケーション
- 加速度センサー:仕組みと使用分野
- 受動赤外線センサー省電力回路:設計、動作、応用
- AI画像解析で材料の応力・ひずみをリアルタイム予測
- テナックスPPS炭素繊維TPUD:高性能・低コスト単方向テープ
- Solvay、オフショア石油・ガス向けプレミアムカーボンファイバーテープEvolite F1050を発表
- ファイバーグラス接着テープ:高温耐性と多用途応用
- CNTトランジスタスケーリングと統合のブレイクスルー、次世代チップへの道を開く
- カーボンナノチューブ糸、人工筋肉、透明シート:先進応用