Μελέτη και ανάπτυξη μικρομηχανικών συστημάτων σε πλαστικά υποστρώματα

Κανελλοπούλου, Κατερίνα-Νεφέλη; Kanellopoulou, Katerina-Nefeli

dc.contributor.author	Κανελλοπούλου, Κατερίνα-Νεφέλη	el
dc.contributor.author	Kanellopoulou, Katerina-Nefeli	en
dc.date.accessioned	2022-11-28T12:32:23Z
dc.date.available	2022-11-28T12:32:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56281
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23979
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αισθητήρες παραμόρφωσης	el
dc.subject	Αισθητήρες αντίστασης	el
dc.subject	Τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες	el
dc.subject	Νανοπετάλια γραφενίου	el
dc.subject	Πολυδιμεθυλοσιλοξάνη	el
dc.subject	Strain sensors	en
dc.subject	Resistive-type strain sensors	en
dc.subject	Triboelectric nanogenerators	en
dc.subject	Graphene nanoplatelets	en
dc.subject	PDMS	en
dc.title	Μελέτη και ανάπτυξη μικρομηχανικών συστημάτων σε πλαστικά υποστρώματα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μικρομηχανική	el
heal.classification	Φυσική	el
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-07
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει αυξημένο επιστημονικό ενδιαφέρον γύρω από την ανάπτυξη και διεύρυνση της ήδη υπάρχουσας τεχνογνωσίας που αφορά μικροσυστήματα, μικρές δηλαδή ηλεκτρομηχανικές διατάξεις. Αυτός ο όρος περιλαμβάνει τους αισθητήρες, διατάξεις που έχουν την ικανότητα να καταγράφουν φυσικές παραμέτρους στο περιβάλλον τους ανιχνεύοντας ενέργεια – παραδείγματος χάριν μηχανική ενέργεια όταν αναφερόμαστε σε μηχανικούς αισθητήρες – και να την μεταφράζουν σε ενέργεια άλλης μορφής, συνήθως ηλεκτρική. Επίσης μέρος των μικρομηχανικών συστημάτων είναι και οι νανογεννήτριες, οι οποίες είναι διατάξεις που μπορούν μέσω αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον να συλλέξουν ενέργεια και να την μετατρέψουν σε ηλεκτρικό ρεύμα. Οι μικρομηχανικές διατάξεις στις οποίες επικεντρωνόμαστε σε αυτό το κείμενο είναι οι αισθητήρες αντίστασης, μηχανικοί αισθητήρες των οποίων η μετρούμενη ηλεκτρική αντίσταση μεταβάλλεται όταν υφίστανται μηχανική παραμόρφωση και οι τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες, διατάξεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα μέσω της επαναλαμβανόμενης επαφής μεταξύ δύο υλικών. Μια ιδιότητα που είναι συχνά επιθυμητή στους μηχανικούς αισθητήρες είναι η ελαστικότητα. Μέσω αυτής οι διατάξεις γίνονται πιο ευαίσθητες, κάνοντας δυνατή την ανίχνευση αμυδρών παραμορφώσεων, ενώ παράλληλα η ανθεκτικότητά τους μπορεί να βελτιωθεί. Ακόμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε νέες εφαρμογές, όπως η ανίχνευση σημάτων με τοποθέτηση του αισθητήρα στο ανθρώπινο σώμα για ιατρική παρακολούθηση. Στην παρούσα εργασία εξετάζουμε την ανάπτυξη εύκαμπτων αισθητήρων αντίστασης και τριβοηλεκτρικών νανογεννητριών μέσω διατάξεων που συνδυάζουν τα χαρακτηριστικά αυτών των δύο κατηγοριών. Βλέπουμε θεωρητικά στοιχεία σχετικά με τους αισθητήρες και τις τριβοηλεκτρικές γεννήτριες και ακολουθούμε τα πειράματα που έγιναν στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής. Σκοπός μας υπήρξε να κατανοήσουμε το σύνθετο φαινόμενο του τριβοηλεκτρισμού μέσω της μελέτης διάφορων υλικών σε απλές δομές, καθώς και να μελετηθεί η ανάπτυξη μιας πειραματικής διαδικασίας χαμηλού γενικά κόστους για την κατασκευή διατάξεων που λειτουργούν ως αισθητήρες αντίστασης αλλά και ως τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες. Σημαντικά τμήματα της πειραματικής προσέγγισης είναι η χρήση του πολυμερούς PDMS (πολυδιμεθιλοσιλοξάνη) για την πρόσδοση ελαστικότητας και η ενσωμάτωση σε αυτό νανοπεταλίων γραφενίου για την δημιουργία αγώγιμων δρόμων στο σύνθετο υλικό.	el
heal.abstract	In recent years, there has been increased scientific interest in the development and expansion of existing know-how related to microsystems, a term used to describe small electromechanical devices. This includes sensors, devices that have the ability to record physical parameters in their environment by detecting energy – for example mechanical sensors detect mechanical energy – and translating it into other forms of energy, usually electrical. Nanogenerators, devices that can interact with the environment to collect energy and convert it into electricity, are also another part of micromechanical systems. The micromechanical devices we focus on in this work are resistive-type strain sensors, mechanical sensors whose measured electrical resistance changes when they are mechanically deformed, and triboelectric nanogenerators, devices that generate electricity through repeated contact between two materials. A property that is often desired in mechanical sensors is elasticity. The devices can become more sensitive by incorporating this characteristic, making it possible to detect even more subtle deformations, while their durability can also improve. They can also be used in new applications, such as signal detection by placing the sensor in the human body for medical monitoring. In the present work we examine the development of flexible resistance sensors and triboelectric nanogenerators through devices that combine the characteristics of these two categories. Theoretical data about resistive-type strain sensors and triboelectric nanogenerators are presented followed by the experiments that were conducted. Herein we aim to understand the complex phenomenon of triboelectricity through the study of various materials in simple structures, as well as to develop an experimental low-cost process for the construction of devices that act as resistance sensors and triboelectric nanogenerators. Important parts of the experimental procedures we discuss are the use of the PDMS polymer (polydimethylsiloxane) to impart elasticity and the incorporation of graphene nanoparticles to create conductive pathways in the composite material.	en
heal.advisorName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false