Electrical Properties of Graphite Nanoparticles in Silicone: Flexible Oscillators and Electromechanical Sensing

این پایان نامه کلاس جدیدی از مواد الکترونیکی انعطاف پذیر را با پتانسیل زیادی برای استفاده در ساخت تقویت کننده های کششی و عناصر حافظه بررسی می کند. به طور قابل توجهی ماده کامپوزیت نوسانات خود به خودی ایجاد می کند که با اعمال فشار به آن فرکانس افزایش می یابد. به این ترتیب، این ماده پاسخ تحریکی نورون های حسگر فشار را در پوست انسان تقلید می کند. کامپوزیت‌ها که از سیلیکون و نانوذرات گرافیتی تشکیل شده‌اند، در چندین شکل آلوتروپیک تهیه و با مولکول‌های نفتالین دی‌یمید عامل‌دار شدند. یک مطالعه سیستماتیک از ناحیه مقاومت تفاضلی منفی (NDR) منحنی‌های جریان-ولتاژ، که مسئول خواص فعال ماده است، ارائه شده است. این مطالعه به عنوان تابعی از دما، کسر پرکننده گرافیت، پوسته‌بندی برای آشکار کردن تجزیه نمونه‌ها به حوزه‌های میدان الکتریکی در شروع ناحیه NDR و یک انتقال عایق فلزی ناشی از میدان الکتریکی در نانوذرات گرافیت انجام شد. اثر عاملدارسازی مولکولی بر آستانه امتزاج پذیری و منحنی های جریان-ولتاژ نشان داده شده است. اندازه‌گیری‌های دمای اتاق و دمای پایین بر روی این فیلم‌های کامپوزیتی تحت کرنش‌ها با استفاده از یک میز استپ موتور سفارشی ساخته شده با کنترل از راه دور انجام شد.

This thesis examines a novel class of flexible electronic material with great potential for use in the construction of stretchable amplifiers and memory elements. Most remarkably the composite material produces spontaneous oscillations that increase in frequency when pressure is applied to it. In this way, the material mimics the excitatory response of pressure-sensing neurons in the human skin. The composites, formed of silicone and graphitic nanoparticles, were prepared in several allotropic forms and functionalized with naphthalene diimide molecules. A systematic study is presented of the negative differential resistance (NDR) region of the current-voltage curves, which is responsible for the material’s active properties. This study was conducted as a function of temperature, graphite filling fraction, scaling to reveal the break-up of the samples into electric field domains at the onset of the NDR region, and an electric-field induced metal-insulator transition in graphite nanoparticles. The effect of molecular functionalization on the miscibility threshold and the current-voltage curves is demonstrated. Room-temperature and low-temperature measurements were performed on these composite films under strains using a remote-controlled, custom-made step motor bench.