Piezoresistive Structural Sensing with CNT/Graphene Nanocomposites: Percolation-Tunneling Modeling
연구 내용
CNT/폴리머 및 CNT/그래핀 나노복합에서 퍼콜레이션과 터널링 전도 메커니즘을 수치·해석적으로 규명하고, 압력·변형에 따른 저항 변화를 설계 변수로 제어하는 연구
CNT/폴리머 및 CNT/카본블랙·그래핀 계열 나노복합에서 전기 전도 경로가 압저항 거동으로 전환되는 과정을 퍼콜레이션 임계와 양자 터널링 관점에서 모델링합니다. 확률적 분포와 집합체 형성, 정렬된 CNT 네트워크, 열-전기 연동을 고려한 유한요소 기반 접근을 적용해 감도와 온도 영향의 상쇄 메커니즘을 도출합니다. 이를 바탕으로 PDMS 기반 유연 압력 센서 및 교량 이상거동 감지용 패치 센서의 설계 파라미터를 구체화하고, 열화상/전도성 페인트 기반 균열 계측 장치에도 적용 가능한 전기-열 신호 변환 전략을 제시합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
7편
관련 특허
3건
관련 프로젝트
4건
연구 흐름
초기에는 CNT 나노복합에서 퍼콜레이션 임계와 터널링 전도 특성을 기반으로 압저항 응답을 설명하는 해석 프레임을 구축했습니다. 이후 CNT 집합체, CNT/카본블랙의 시너지, CNT 정렬과 같은 미세 구조 변수를 모델에 통합하여 감도와 분산 민감도를 함께 예측하는 방향으로 확장했습니다. 2022년 이후에는 자기발열 및 온도 의존성을 반영한 자기온도보상형 성능 예측 연구가 진행되었고, 2024~2025년에는 열-전기 연동 및 열자기 대류 조건을 포함한 다중 물리 시뮬레이션으로 확대되었습니다. 최근에는 교량용 패치 센서와 콘크리트 하중·충격 감지 시스템으로 연결되는 구조건전성 계측 적용을 강화하고 있습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Simulation of the role of agglomerations in the tunneling conductivity of polymer/carbon nanotube piezoresistive strain sensors
Analytical modeling of synergistic carbon nanotube/carbon black effects on the sensitivity of nanocomposite strain sensors
A finite element percolation tunneling approach on the electrical properties of carbon nanotube elastomer nanocomposite pressure sensors
Developing a high-efficiency predictive model for self-temperature-compensated piezoresistive properties of carbon nanotube/graphene nanoplatelet polymer-based nanocomposites
A mapped conductive network model on the simulation of aligned CNT/PDMS flexible pressure sensor piezoresistivity
Numerical simulation of thermomagnetic carbon nanotube-graphene nanoplatelet polymeric conductive composites
Ternary thermoresistive strain dependent nanocomposite for transverse mode analysis of conductors
관련 특허
구분
제목
탄소나노튜브 센서를 이용한 콘크리트 하중 감지 시스템
탄소나노튜브 코팅제를 이용한 충격 감지 안전모
전도성 페인트와 열화상 카메라를 이용한 구조물의 균열 검사 장치
관련 프로젝트
구분
제목
가변형 탄소나노튜브 패치 센서를 이용한 교량 구조물 이상 거동 감지 시스템
가변형 탄소나노튜브 패치 센서를 이용한 교량 구조물 이상 거동 감지 시스템
가변형 탄소나노튜브 패치 센서를 이용한 교량 구조물 이상 거동 감지 시스템
가변형 탄소나노튜브 패치 센서를 이용한 교량 구조물 이상 거동 감지 시스템