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COMPOSITION- AND ION-DEPENDING ACTUATION MECHANISM OF CARBON NANOTUBE ARCHITECTURES

Geier, Sebastian und Mahrholz, Thorsten und Wierach, Peter und Sinapius, Michael (2017) COMPOSITION- AND ION-DEPENDING ACTUATION MECHANISM OF CARBON NANOTUBE ARCHITECTURES. In: Proceedings of the 8th ECCOMAS SMART 2017. 8th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, SMART 2017, 2017-06-05 - 2017-06-07, Madrid, Spanien.

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Kurzfassung

Future adaptive applications such as morphing surfaces require materials featuring low density, high mechanical stiffness, high active strain but low energy consumption. These properties are well combined by carbon nanotubes (cnts)-based actuators which are typically made of paper-like mats. Two carbon nanotube-papers are arranged towards to each other within an electrolyte. The charging of these papers results in an electrical field which forms a double-layer of the electrolyte ions at the surface of the electrodes. During charging a deflection of the papers can be detected. Although various cnt-architecures have been extensively analysed there is still no generally accepted theory for the actuation mechanism. This paper focuses on investigations of the actuation mechanisms of cnt-papers in comparison to cnt-arrays. The cntpapers represent architectures of randomly oriented and entangled cnts. The sample geometry is formed by micro-sized cnts. In contrast cnt-arrays are based on multi-walled cnts whose length is as long as the sample length. Both sample types are tested within an actuated tensile test set-up under different conditions. The cnt-papers are tested in water-based electrolytes while the hydrophobic cnt-arrays need to be tested in ionic liquids. Furthermore different ions are used to investigate the influence of the ion-radius on the properties. Regarding the cnt-papers, these tests are completed by in-plane actuation tests measuring the free strain. During the actuated tensile tests three parameters were indentified to influence the mechanical performance of cnt-papers decisively: the humidity of the conditions under which the papers are tested, a preloading of the sample and the electrical charging. All these influencing factors point at the weak inter-tube linking which seem to influence not only the actuation but also the mechanical properties of cnt-papers. Finding a general trend of influencing conditions on the mechanical behaviour of cnt-arrays turns out to be dfficult because of varying results. The mounting of the samples seems to be an important influence. However, the quadratic voltage-strain correlation suggests an electrostatic effect maybe on a quantum-chemical level of the carbon structure.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113019/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:COMPOSITION- AND ION-DEPENDING ACTUATION MECHANISM OF CARBON NANOTUBE ARCHITECTURES
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Geier, Sebastiansebastian.geier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7941-3630NICHT SPEZIFIZIERT
Mahrholz, ThorstenThorsten.Mahrholz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1488-0910NICHT SPEZIFIZIERT
Wierach, Peterpeter.wierach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0852-9112144717053
Sinapius, Michaelmichael.sinapius (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2017
Erschienen in:Proceedings of the 8th ECCOMAS SMART 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
G�uemes, ANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Benjeddou, ANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodellar, JNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leng, JNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Carbon nanotube, actuator, actuation mechanism, electrolyte.
Veranstaltungstitel:8th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, SMART 2017
Veranstaltungsort:Madrid, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Juni 2017
Veranstaltungsende:7 Juni 2017
Veranstalter :European Community on Computational Methods in Applied Science
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Multifunktionswerkstoffe
Hinterlegt von: Geier, Sebastian
Hinterlegt am:14 Aug 2017 08:28
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:17

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