تاثیر مسیر رسانای الیاف کربن بر عملکرد ربات متحرک زمینه سیلیکون در حضور ماده تغییر فاز دهنده اتانول و نانوالیاف کربنی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

هستی ستایش ¹

محبوبه قاسم زاده نامقی ¹

علیرضا کیانی رشید ¹

سمانه صاحبیان ²

¹ دانشگاه فردوسی مشهد-دانشکده مهندسی-گروه مهندسی مواد و متالورژی

² دانشگاه فردوی مشهد

10.22067/jmme.2026.95615.1227

چکیده

مواد تغییرفاز دهنده یکی از بخش‌های مورد استفاده در ساخت ربات‌های نرم است و مزایایی از جمله انعطاف‌پذیری ربات، پایداری شیمیایی و ایمنی برای انسان، در سال‌های اخیر به مواد پرکاربردی برای کمک به توان‌یابان تبدیل شده‌اند. در این پژوهش، به منظور برطرف نمودن مشکل انعطاف‌پذیری در نمونه‌های ربات مشابه و دارای مسیر رسانای فلزی، از پارچه الیاف کربنی به عنوان مسیر رسانا در ساخت ربات نرم زمینه سیلیکونی استفاده‌شده، ربات مذکور با نانوالیاف کربنی تقویت شده و اتانول بعنوان ماده‌ی تغییر فاز دهنده استفاده شده‌است. ارزیابی نمونه توسط آزمون‌های حرارتی، بررسی تصاویرحرارتی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام‌شده، باتوجه به نتایج به‌دست آمده، حضور 1/0 درصد وزنی نانوالیاف کربنی سبب بهبود هدایت حرارتی وکاهش هدررفت اتانول موجود در ساختار، با حفظ کرنش کلی ساختار شده، میزان هدررفت اتانول را از 84 درصد به 51 درصد کاهش ‌داده‌ست. افزایش درصد نانوالیاف کربنی به 5/0 درصد وزنی، به سبب افزایش صلبیت زمینه و افزایش عیوب ساختاری، میزان کرنش نمونه را تا 10درصد کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

ربات نرم

سیلیکون

اتانول

ماده‌ی تغییر فاز دهنده

نانوالیاف کربن

موضوعات

• بیو مواد

---

عنوان مقاله English

The effect of carbon fiber conductive path on the performance of a silicon-based mobile robot in the presence of ethanol phase change agent and carbon nanofibers

نویسندگان English

hasti setayesh ¹

mahboubeh ghasemzadeh namaghi ¹

alireza kianirashid ¹

samane sahebian ²

¹ faculty of engineering-ferdowsi university of mashhad

چکیده English

Artificial muscles are one of the developed robots in soft robotic science, which have played a significant role in helping disabled people not only in orthopedic fields but also in Tissue and Biomaterial Engineering. Phase Change Materials (PCM), are one of the important components of these robots that cause chemical-stability and flexibility in soft robots which make them a user friendly gadget. Herein, we have utilized a soft robot using a three-component hybrid composite of Silicone- Ethanol- Electrospun carbon nanofibers ribon, in which Ethanol is its PCM and carbon nanofibers were used as conductive pace. According to Scanninng Electron Microscopy (SEM) and Heat tretment tests results, in the present of 0.1wt% electrospun nanofibers , the robots heat conductivity increased which decreased ethanol vaporation from 84% to 51% without decreasing the total strain (20%) in system, however adding 0.5wt% of these nanofibers leads to increasing the structural defects and rigidity, which decreased the total strain to about 10%.

کلیدواژه‌ها English

soft robotic

silicon rubber

ethanol

phase change materials

carbon nanofiber