Carbon nanotube strain sensors, or so called "fuzzy fiber" sensors have not yet been studied sufficiently. These sensors are composed of a bundle of fiberglass fibers coated with CNT through a thermal chemical vapor deposition process. The characteristics of these fuzzy fiber sensors differ from a conventional nanocomposite in that the CNTs are anchored to a substrate fiber and the CNTs have a preferential orientation due to this bonding to the substrate fiber. A numerical model was constructed to predict the strain response of a composite with embedded fuzzy fiber sensors in order to compare result with the experimental results obtained in an earlier study. A comparison of the numerical and experimental responses was conducted based on this work. The longitudinal sensor output from the model matches nearly perfectly with the experimental results. The transverse and off-axis tests follow the correct trends; however the magnitude of the output does not match well with the experimental data. An explanation of the disparity is proposed based on microstructural interactions between individual nanotubes within the sensor.
We developed a chemiresistive anion sensor using highly conductive carbon nanotube fibers (CNTFs) functionalized with anion receptors. Mechanically robust CNTFs were prepared via wet-spinning utilizing the nematic liquid crystal properties of CNTs in chlorosulfonic acid (CSA). For anion detection, polymeric receptors composed of dual-hydrogen bond donors, including thiourea 1, squaramide 2, and croconamide 3, were prepared and bonded non-covalently on the surface of the CNTFs. The binding affinities of the anion receptors were studied using UV-vis titrations. The results revealed that squaramide 2 exhibited the highest binding affinity toward AcO-, followed by thiourea 1 and croconamide 3. This trend was consistent with the chemiresistive sensing responses toward AcO- using functional CNTFs. Selective anion sensing properties were observed that CNTFs functionalized with squaramide 2 exhibited a response of 1.08% toward 33.33 mM AcO-, while negligible responses (<0.1%) were observed for other anions such as Cl-, Br-, and NO3-. The improved response was attributed to the internal charge transfer of dual-hydrogen bond donors owing to the deprotonation of the receptor upon the addition of AcO-.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.11a
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pp.153-156
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2005
Nondestructive sensing of electrospun PYDF web and multi-wall carbon nanotube (MWCNT)/epoxy composites were investigated using electro-micromechanical technique. Electrospinning is a technique used to produce micron to submicron diameter polymeric fibers. Electrospun PVDF web was also evaluated for the sensing properties by micromechanical test and by measurement electrical resistance. CNT composite was especially prepared for high volume contents, 50 vol% of reinforcement. Electrical contact resistivity on humidity sensing was a good indicator for monitoring as for multifunctional applications. Work of adhesion using contact angle measurement was studied to correlate acid-base surface energy between carbon fiber and CNF composites, and will study furher for interfacial adhesion force by micromechanical test.
In this study, heterogeneous ZnO/CNTF composites were developed to improve the NO2-sensing response, facilitated by the self-heating property. Highly conductive and mechanically stable CNTFs were prepared by a wet-spinning process assisted by the liquid crystal (LC) behavior of CNTs. Metal-organic frameworks (MOFs) of ZIF-8 were precipitated on the surface of the CNTF (ZIF-8/CNTF) via one-pot synthesis in solution. The subsequent calcination process resulted in the formation of the ZnO/CNTF composites. The calcination temperatures were controlled at 400, 500, and 600 ℃ in an N2 atmosphere to confirm the evolution of the microstructures and NO2-sensing properties. Gas sensor characterization was performed at 100 ℃ by applying a DC voltage to induce Joule heating through the CNTF. The results revealed that the ZnO/CNTF composite after calcination at 500 ℃ (ZnO/CNTF-500) exhibited an improved response (Rair/Rgas = 1.086) toward 20 ppm NO2 as compared to the pristine CNTF (Rair/Rgas = 1.063). Selective NO2-sensing properties were demonstrated with negligible responses toward interfering gas species such as H2S, NH3, CO, and toluene. Our approach for the synthesis of MOF-driven ZnO/CNTF composites can provide a new strategy for the fabrication of wearable gas sensors integrated with textile materials.
Son, Ju Hyeong;Kim, Hyun Soo;Yoon, Young Ki;Jang, Kyung Uk
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.32
no.5
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pp.432-436
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2019
In this study, we produced a light, flexible, wearable gas sensor by depositing MWCNTs (Multi-walled Carbon Nanotubes) into nylon. MWCNTs are widely used as a gas sensor material due to their excellent mechanical, electrical and physical characteristics. We produced a gas sensor to detect NOx gases by depositing nylon yarn in a MWCNT solution. The MWCNT solution was made by mixing 3 mg MWCNT in 5 ml of ethanol. Nylon yarn was placed in the manufactured solution and ultrasonic waves were applied using an ultrasonicator for 3 h, resulting in MCWNT deposition. The MWCNT-deposited nylon yarn was dried at room temperature for 24 h. The MWCNT-thin-film-coated nylon yarn was masked 1 mm apart, and gold was then deposited on the masked nylon yarn to create the gas sensor. The sensor then was installed in a chamber with a controlled atmospheric environment and exposed to NOx gas. The changing signal from the sensor was amplified to analyze its gas detection characteristics.
As the demand for wearable devices increases, many studies have been studied on the development of flexible electrode materials recently. In particular, the development of high-performance flexible electrode materials is very important for wearable sensors for healthcare because it is necessary to continuously monitor and accurately detect body information such as body temperature, heart rate, blood glucose, and oxygen concentration in real time. In this study, we fabricated the nonenzymatic glucose sensor based on polyaniline/carbon nanotube fiber (PANI/CNT fiber) electrode. PANI layer was synthesized on the flexible CNT fiber electrode through electrochemical polymerization process in order to improve the performance of a flexible CNT fiber based electrode material. Surface morphology of the PANI/CNT fiber electrode was observed by scanning electron microscopy. And its electrochemical characteristics were investigated by chronoamperometry, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy. Compared to bare CNT fiber electrode, this PANI/CNT fiber electrode exhibited small electron transfer resistance, low peak separation potential and large surface area, resulting in enhanced sensing properties for glucose such as wide linear range (0.024~0.39 and 1.56~50 mM), high sensitivity (52.91 and 2.24 ㎂/mM·cm2), low detection limit (2 μM) and good selectivity. Therefore, it is expected that it will be possible to develop high performance CNT fiber based flexible electrode materials using various nanomaterials.
This study is a basic research for the development of high performance flexible electrode material. To enhance its electrochemical property, CuO nanoparticles (CuO NPs) were introduced and dispersed on surface of CNT fiber through electrochemical deposition method. The CNT fiber/CuO NPs electrode was fabricated and applied to electrochemical non-enzymatic glucose sensor. Surface morphology and elemental composition of the CNT fiber/CuO NPs electrode was characterized by scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). And its electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. The CNT fiber/CuO NPs electrode exhibited the good sensing performance for glucose detection such as high sensitivity, wide linear range, low detection limit and good selectivity due to synergetic effect of CNT fiber and CuO NPs. Based on the unique property of CNT fiber, CuO NPs were provide large surface area, enhanced electrocatalytic activity, efficient electron transport property. Therefore, it is expected to develop high performance flexible electrode materials using various nanomaterials.
Kim, Moon-Kyu;Kim, Gyu-Yong;Pyeon, Su-Jeong;Choi, Byung-Cheol;Lee, Yae-Chan;Nam, Jeong-Soo
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.2
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pp.203-213
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2024
This study delves into the mechanical properties of fiber-reinforced cement composites(FRCC) concerning the dispersion method of multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs). MWCNTs find utility in industrial applications, particularly in magnetic sensing and crack detection, owing to their diverse properties including heat resistance and chemical stability. However, current research endeavors are increasingly directed towards leveraging the electrical properties of MWCNTs for self-sensing and smart sensor development. Notably, achieving uniform dispersion of MWCNTs poses a challenge due to variations in researchers' skills and equipment, with excessive dispersion potentially leading to deterioration in mechanical performance. To address these challenges, this study employs ultrasonic dispersion for a defined duration along with PCE surfactant, known for its efficacy in dispersion. Test specimens of FRCC are prepared and subjected to strength, drawing, and direct tensile tests to evaluate their mechanical properties. Additionally, the influence of MWCNT dispersion efficiency on the enhancement of FRCC mechanical performance is scrutinized across different dispersion methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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