Zastosowanie nanorurek węglowych w matach grzewczych
Równomierne ogrzewanie mieszkania może być problematyczne. Konwencjonalne systemy grzewcze opierają się na konwekcji, czyli obiegu powietrza w pomieszczeniu. Najpierw powietrze ogrzane przez grzejnik unosi się pod sufit, a następnie w miarę schładzania spływa pod przeciwległą ścianą. Powoduje to powstawanie różnic temperatury w pomieszczeniu wynoszących nawet kilka stopni. Z tego też powodu najchłodniej jest przy podłodze co powoduje uczucie marznięcia stóp. Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie do ogrzewania systemów grzania podłogowego. Jednym z nich są maty grzewcze. Dotychczas stosowano maty starego typu, oparte na sztywnych kantalowych drutach oporowych, które nierzadko cechowały się awaryjnością. Nowoczesne materiały opracowane przez Naszą firmę pozwalają na zastosowanie nowego rodzaju mat z nanorurkami węglowymi, które zapewniają bezawaryjność oraz oszczędność prądu koniecznego do ich nagrzania.
Dzięki zastosowaniu odpowiednio zmodyfikowanych powierzchniowo wielościennych nanorurek węglowych zastąpiliśmy tradycyjne rozwiązania, które wykorzystywały elektryczne ścieżki lub przewody o cechach opornościowych dla przepływającego prądu nanokompozytowym materiałem grzewczym.
Zastosowanie nanorurek węglowych w elektrodach
monitorujących stan zdrowia
W dzisiejszych czasach starzejące się społeczeństwo zmagające się z szybkim i stresującym trybem życia cierpi na wiele chorób cywilizacyjnych. Wciąż rośnie liczba osób wymagających stałego nadzoru i monitorowania stanu zdrowia. Daje to motywację do wykorzystywania najnowocześniejszych technologii do świadczenia wyrafinowanych, a jednocześnie wygodnych usług medycznych wspierających osoby starsze i przewlekle chore. W tym kontekście pomiar biopotencjałów jest bardzo przydatny, ponieważ daje informację zwrotną na temat stanu układu sercowo-naczyniowego i innych kluczowych dla życia procesów fizjologicznych. W wymienionych pomiarach odpowiednie elektrody są jednym z najważniejszych aspektów. Efekty zachodzące na powierzchni styku materiału ze skórą są skomplikowane i mogą być obserwowane jako wypadkowa współistniejących zjawisk. Problem ten można skutecznie skompensować przez zastosowanie mokrych elektrod chlorkowo-srebrowych, jednak w niektórych zastosowaniach, np. rozwiązaniach zintegrowanych z tekstyliami to wciąż obszar badań i rozwoju w kontekście zaawansowanych materiałów.
W przeprowadzonym projekcie przygotowaliśmy komplet próbek materiałów, a następnie przeprowadzić analizę ich właściwości i struktury. Nasz zespół badawczy ma duże doświadczenie w tej dziedzinie i jako obiecujące rozwiązanie wybraliśmy nanokompozyty polimerowe z nanorurkami węglowymi. Dodatek wielościennej nanorurki węglowej zapewnia przewodność elektryczną kompozytu. Zgodnie z wymaganiami konkretnego zastosowania materiał musi charakteryzować się odpowiednią elastycznością i sprężystością. Aby zapewnić takie właściwości zastosowano matrycę gumową w postaci mieszanki polimerów siloksanowych. Może to być alternatywa dla standardowych podkładek żelowych i nowatorskich metalowych suchych elektrod. Oprócz doskonałych właściwości mechanicznych kompozytu głównym celem jest uzyskanie wiarygodnego sygnału EKG. Planujemy przeprowadzić szereg badań materiałowych z głównym naciskiem na właściwości elektryczne. Najpierw ocenimy przewodnictwo i efekty towarzyszące w większości próbek materiału. Dla tego rodzaju testu najodpowiedniejszą metodą wydaje się być spektroskopia impedancyjna. Kolejnym krokiem po zbadaniu właściwości materiału jest rozpoznanie i ilościowy pomiar wpływu na powierzchnię elektrody próbki stykającej się z fantomowym elektrolitem imitującym skórę. W tym celu planujemy przygotować układ, który będzie symulował interfejs elektrody skórnej i umożliwi wykonanie testów oraz precyzyjnych pomiarów.
Zastosowanie nanorurek węglowych w kompozytach ekranujących promieniowanie elektromagnetyczne
Zjawisko ekranowania promieniowania elektromagnetycznego wykorzystywane jest w wojskowych technologiach niskiej wykrywalności, które obejmują szereg rozwiązań stosowanych w konstrukcji samolotów, statków czy pocisków, aby uczynić je trudniejszymi do wykrycia dla przeciwnika. Obecnie technologia niskiej wykrywalności obejmuje projektowanie oraz dobór odpowiednich materiałów, które pozwalają ograniczyć możliwość pomiaru pól fizycznych umożliwiających rozpoznanie, stąd skuteczne rozwiązania opierają się na materiałach i konstrukcjach wpływających na redukcję optycznej, akustycznej, termicznej, podczerwonej oraz radarowej sygnatury celu. Dzisiejszy stan techniki pozwala na osiągnięcie "niewidzialności" za pomocą kształtów zapewniających odbicie padającej fali elektromagnetycznej wszędzie poza źródłem promieniowania, materiałów konstrukcyjnych słabo odbijających lub pochłaniających fale elektromagnetyczne, powłok i farb tłumiących fale elektromagnetyczne czy odpowiedniej taktyki działania, przede wszystkim lotów nocnych, na wysokościach uniemożliwiających użycie przez przeciwnika środków przeciwlotniczych krótkiego zasięgu, z wykorzystaniem środków walki elektronicznej. W kontekście opisywanego zastosowania duże oczekiwania wiąże się z nanorurkami węglowymi. Efekt poprawy właściwości użytkowych jest wynikiem silnych reakcji międzyfazowych między nanorurkami węglowymi a polimerem przy zachowaniu wysokiego stopnia dyspersji.
Dodatek funkcjonalizowanych nanorurek węglowych umożliwił uzyskanie materiału przewodzącego prąd elektryczny, w którym nanorurki tworzą sieć dla ładunku przepływającego przez materiał. Efekt ekranowania jest obserwowany, gdy ilość nanorurek węglowych przekracza próg perkolacji. Takie rozwiązanie umożliwia transfer elektronów z powierzchni nanorurek węglowych do matrycy polimerowej, poprawiając tym samym absorpcję promieniowania. Wzrost przewodności zwiększa skuteczność ekranowania materiału, a sama przewodność rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego, co skutkuje tym, że skuteczność ekranowania rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości.
W opracowanym materiale uzyskano również znaczną poprawę wytrzymałości na rozciąganie oraz poprawę Younga. Wzrost wytrzymałości na rozciąganie kompozytów polimerowych z nanokompozytami wynika z przeniesienia obciążeń obecnych w materiale na fazę wzmacniającą. Fakt, że materiał charakteryzuje się wysoką skutecznością ekranowania fal elektromagnetycznych oraz to, że zastosowanie nanorurek węglowych poprawia właściwości mechaniczne sprawia, że materiał może być stosowany jako rdzeń - materiał konstrukcyjny, a także jako powłoka, którą można nałożyć na inny materiał. Przeprowadzone testy wykazały, że materiał o grubości 3 mm gwarantuje pochłanianie ponad 90% padającej energii.