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Investigation of silicone rubber composites reinforced with carbon nanotube, nanographite, their hybrid, and applications for flexible devices
Journal of Vinyl and Additive Technology ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-08-21 , DOI: 10.1002/vnl.21799 Vineet Kumar 1 , Md. Najib Alam 1 , Amutheesan Manikkavel 1 , Jungwook Choi 1 , Dong‐Joo Lee 1
Journal of Vinyl and Additive Technology ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-08-21 , DOI: 10.1002/vnl.21799 Vineet Kumar 1 , Md. Najib Alam 1 , Amutheesan Manikkavel 1 , Jungwook Choi 1 , Dong‐Joo Lee 1
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New technology is constantly required for updating new generation flexible devices, such as stretchable sensors, flexible electronics, and actuators. In the present study, a stretchable strain sensor, and actuator were developed based on room‐temperature‐vulcanized (RTV) silicone rubber reinforced with carbon nanotubes (CNTs), nanographite (GR), and CNT‐GR hybrids. A CNT‐based strain sensor developed for RTV silicone rubber showed improved stiffness and brittleness. For example, at 5 phr of filler loading, the compressive and tensile modulus for the CNT‐reinforced RTV silicone matrix improved by 287% and 240%, respectively. Similarly, the improvements in the compressive and tensile modulus were moderate for the CNT‐GR hybrid (210% and 235%) and low for GR (135% and 125%). The improved brittleness resulted in a higher fracture strain of 170% and 155% for the CNT‐GR hybrid and GR, respectively. The improved mechanical properties were tested in real‐life applications of actuation. The actuation displacement at a filler loading of 2 phr increased to 1.65 mm (CNT), 1.25 mm (CNT‐GR), and 0.08 mm (GR). From 2 to 8 kV, the actuation displacement increased by 825% (CNT), 830% (CNT‐GR), and 32% (GR). The strain sensor showed a stretchability of >100% (CNT) and >100% (CNT‐GR). In addition, the gauge factor was higher for the CNT‐GR hybrid composites. The durability measurements showed that the change in resistance was negligible for up to 5000 cycles in both the CNT and CNT‐GR rubber composites. A series of experiments confirmed that compared to the composite based on RTV silicone rubber and CNT, the CNT‐GR hybrid showed a robust flexibility and stretchability as a piezo‐resistive strain sensor and actuator.
中文翻译：
碳纳米管，纳米石墨增强的硅橡胶复合材料及其混合物的研究及其在柔性装置中的应用
不断需要新技术来更新新一代的柔性设备，例如可伸缩传感器，柔性电子设备和执行器。在本研究中，基于室温硫化（RTV）硅橡胶开发了可拉伸应变传感器和执行器，该硅橡胶用碳纳米管（CNT），纳米石墨（GR）和CNT-GR杂化材料增强。为RTV硅橡胶开发的基于CNT的应变传感器显示出更高的刚度和脆性。例如，在填料含量为5 phr时，CNT增强的RTV有机硅基质的压缩模量和拉伸模量分别提高了287％和240％。同样，对于CNT-GR杂化材料，压缩模量和拉伸模量的改善程度适中（210％和235％），而对于GR而言则较低（135％和125％）。改善的脆性导致CNT-GR混合材料和GR的较高断裂应变分别为170％和155％。改善的机械性能已在实际的驱动应用中进行了测试。填料载荷为2 phr时的驱动位移增加到1.65 mm（CNT），1.25 mm（CNT-GR）和0.08 mm（GR）。从2到8 kV，驱动位移增加了825％（CNT），830％（CNT-GR）和32％（GR）。应变传感器显示的可拉伸性> 100％（CNT）和> 100％（CNT-GR）。此外，CNT-GR杂化复合材料的规格系数更高。耐久性测试表明，在CNT和CNT-GR橡胶复合材料中，在多达5000个循环中，电阻的变化都可以忽略不计。一系列实验证实，与基于RTV硅橡胶和CNT的复合材料相比，
更新日期：2020-08-21
中文翻译：
碳纳米管，纳米石墨增强的硅橡胶复合材料及其混合物的研究及其在柔性装置中的应用
不断需要新技术来更新新一代的柔性设备，例如可伸缩传感器，柔性电子设备和执行器。在本研究中，基于室温硫化（RTV）硅橡胶开发了可拉伸应变传感器和执行器，该硅橡胶用碳纳米管（CNT），纳米石墨（GR）和CNT-GR杂化材料增强。为RTV硅橡胶开发的基于CNT的应变传感器显示出更高的刚度和脆性。例如，在填料含量为5 phr时，CNT增强的RTV有机硅基质的压缩模量和拉伸模量分别提高了287％和240％。同样，对于CNT-GR杂化材料，压缩模量和拉伸模量的改善程度适中（210％和235％），而对于GR而言则较低（135％和125％）。改善的脆性导致CNT-GR混合材料和GR的较高断裂应变分别为170％和155％。改善的机械性能已在实际的驱动应用中进行了测试。填料载荷为2 phr时的驱动位移增加到1.65 mm（CNT），1.25 mm（CNT-GR）和0.08 mm（GR）。从2到8 kV，驱动位移增加了825％（CNT），830％（CNT-GR）和32％（GR）。应变传感器显示的可拉伸性> 100％（CNT）和> 100％（CNT-GR）。此外，CNT-GR杂化复合材料的规格系数更高。耐久性测试表明，在CNT和CNT-GR橡胶复合材料中，在多达5000个循环中，电阻的变化都可以忽略不计。一系列实验证实，与基于RTV硅橡胶和CNT的复合材料相比，
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