Multi-sensing properties of hybrid filled natural rubber nanocomposites using impedance spectroscopy

Autor(es)

Barbosa, Rafael ; Goncalves, Roger ; Blanco, Guilherme Eduardo de Oliveira ; Saccardo, Matheus Colovati ; Tozzi, Kaique Afonso ; Zuquello, Ariel Gustavo ; Scuracchio, Carlos Henrique

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Electrochimica Acta; v. 435, p. 11-pg., 2022-10-22.

Resumo

In this work, natural rubber nanocomposites filled with carbon black and carbon nanotubes were prepared via latex mixing, and their applicability as multisensory devices were analyzed through Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Static and cyclic strain sensing was performed until 300% strain and the piezoresistivity, piezo-impedance, and piezo-capacitance were evaluated. The results indicated that impedance magnitude could be used instead of calculated resistivity, especially in lower and medium strain ranges. In higher strains, the capacitive behavior turns predominant, and the piezo-capacitance becomes the ideal parameter to be measured providing higher sensitivities as the gage factor (GF) reaches similar to 41.82 in 300% strain. The solvent sensing also showed that piezo-capacitance is a better measure than piezo-impedance, with a quicker response time and greater sensibility. This study demonstrated that using EIS in strain and solvent sensing of rubber nanocomposites can offer more detailed information about complex transport mechanisms and improve the sensitivity, linearity, and response time of elastomeric sensors. (AU)

• Processo FAPESP: 18/09761-8 - Estudo e desenvolvimento de compósitos de metal/polímero iônico para aplicação em atuadores e sensores visando baixo custo e alta performance
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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/07001-6 - Estudo e caracterização de polímeros condutores iônicos utilizados como músculos artificiais: propostas para melhoria de desempenho
• Beneficiário: Carlos Henrique Scuracchio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/10588-9 - Efeito da degradação do eletrodo metálico no desempenho eletromecânico de atuadores baseados em compósitos de polímero ionomérico e metal
• Beneficiário: Marina de Sousa de Paula
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 20/02696-6 - Síntese e caracterização de músculos artificiais baseados em copolímeros em bloco do tipo SBS com sulfonação seletiva das fases
• Beneficiário: Matheus Colovati Saccardo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/10839-1 - Estudo da influência do cátion e da umidade relativa do ar na resposta elétrica de sensores de deformação baseados em IPMC
• Beneficiário: Iago Cordeiro Santa Bárbara
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica