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Morphology- and Ion Size-Induced Actuation of Carbon Nanotube Architectures

Geier, Sebastian und Mahrholz, Thorsten und Wierach, Peter und Sinapius, Michael (2018) Morphology- and Ion Size-Induced Actuation of Carbon Nanotube Architectures. International Journal of Smart and Nano Materials, 9 (1). Taylor & Francis. doi: 10.1080/19475411.2018.1457573. ISSN 1947-5411.

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Kurzfassung

Future adaptive applications require lightweight and stiff materials with high active strain but low energy consumption. A suitable combination of these properties is offered by carbon nanotube-based actuators. Papers made of carbon nanotubes (CNTs) are charged within an electrolyte, which results in an electrical field forming a double-layer of ions at their surfaces and a deflection of the papers can be detected. Until now, there is no generally accepted theory for the actuation mechanism. This study focuses on the actuation mechanism of CNT papers, which represent architectures of randomly oriented CNTs. The samples are tested electrochemically in an in-plane set-up to detect the free strain. The elastic modulus of the CNT papers is analyzed in a tensile test facility. The influence of various ion sizes of water-based electrolytes is investigated. During the tests, four parameters that have a significant influence on the mechanical performance of CNT papers were identified: the test conditions, the electrical charging, the microstructure and the ion size. All of these influencing factors Point to the mechanically weak inter-tube linking at which the actuation seems to take place. Quadratic voltage-strain correlation suggests a combination of electrostatic and volumetric effects as the possible reason for CNT paper actuation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119537/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Morphology- and Ion Size-Induced Actuation 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/0000-0003-0852-9112NICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, MichaelMichael.Sinapius (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:International Journal of Smart and Nano Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1080/19475411.2018.1457573
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Benjeddou, Ayechayech.benjeddou (at) supmeca.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leng, Jinsongijsnm (at) hit.edu.cnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:1947-5411
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Carbon nanotubes, actuation mechanism, ion-size, morphology, double-layer;
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:07 Mai 2018 08:26
Letzte Änderung:03 Nov 2023 10:57

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