欢迎访问黑龙江门户资讯网!
旅游景点,美食佳肴,天气预报,房产楼市,地图百科,生活品质,观光景点,黑龙江门户资讯网
当前位置:网站首页 > 产业动态 > 正文

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

作者:admin发布时间:2020-10-10分类:产业动态浏览:3评论:0


导读:原题目:NanoEnergy:根据面投射微立体式光刻三维打印技术性的共形压电感应器设计方案与生产制造微纳米技术限度三维打印和纳米技术构架...
原题目:Nano Energy:根据面投射微立体式光刻三维打印技术性的共形压电感应器设计方案与生产制造

微纳米技术限度三维打印和纳米技术构架高分子材料是全世界智能制造行业的网络热点之一,他们各自被美国麻省理工学院高新科技评价(MIT Technology Review)列入2014及二零一五年度十大具备开创性的自主创新技术性之一。

伴随着柔性电子行业的迅速发展趋势和物联网的普及化,可以用于检测人们生理学指标值(如心率、脉率、健身运动周期时间、心率等)和机械设备运作情况(如主轴轴承颤动、智能机器人运动状态认知等)数据信号的可配戴电子器件器件慢慢运用到社会发展日常生活。

可配戴电子器件器件的共形设计方案和生产制造使其在电子皮肤、软性传感技术和人工智能技术中具备潜在性的应用前景。当今,大部分电子器件器件是运用光刻、印压技术性和离子束在硅表面开展制取。殊不知因为欠缺弯折表面的制作工艺,要制取与繁杂曲线图表面(比如人体关节)共形的电子器件器件尤其艰难。

面投射微立体式光刻三维打印技术性(PμSL)可快速制造并成形随意样子和可设计方案的构造,为三维共形柔性电子器件的生产制造出示了协调能力和简便性。殊不知,充分考虑软性原材料的成形加工工艺与作用特点,传统式的生产制造加工工艺限定了新型功能材料的设计方案范畴,减少了微结构的设计方案与成形限度,牵制了作用器件的成形和特性提高的范畴。

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图1 毕业论文工作中的引言图

前不久,西安交大机械设备工程学校陈小明、李宝童、邵金友专家教授等科学研究工作人员,从作用压电纳米技术高分子材料的改性材料与压电器件的微结构拓扑优化等两层面考虑,运用面投射微立体式光刻三维打印技术性(nanoArch S140,10μm精密度,深圳市摩方),根据设计方案并调整压电氮化硼纳米管原材料(BNNTs)和感光高聚物环氧树脂的页面相溶性,融合拓扑优化微结构方式 ,完成了具备高灵敏、宽回应,且构造可覆形的软性压电感应器生产制造。

该科学研究以“三d printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”问题发布在国际性高质量刊物《Nano Energy》上,为性能卓越可配戴软性压电传感技术器件的设计方案与生产制造出示了新理念。

工作要点一:作用纳米技术高分子材料(BNNTs)的表面改性材料与原材料制取,极低承载量(0.2wt%)的纳米技术高分子材料主要表现出优异的压电特性:

展开全文

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图2 作用纳米技术高分子材料(BNNTs)的设计方案、改性材料与定性分析:

a)BNNTs表面功能性加工工艺;(b)初始BNNTs/功能性BNNTs和环氧树脂基材页面结构力学个人行为平面图;(c)电极化与未电极化BNNTs等压电輸出数据信号

为了更好地提升 压电纳米技术填充料在有机化学高聚物水溶液中的相溶性和分散性,及其纳米技术高分子材料的压电特性,根据用氰化钠解决来完成纳米管表面的空气氧化和甲基产生,在超声波解决下,官能化分子结构(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团异构嫁接法,转化成有机化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。另外,纳米管上的丙烯酸树脂官能团显着提升 了BNNTs在高聚物基材水溶液中的分散性及压电輸出;试验说明:相对性于初始BNNTs,根据F-BNNTs的复合型压电高聚物的压电輸出提升 了140% (见图2)。

工作要点二:构造拓扑优化明显提升 了高分子材料的压电特性,微结构的纳米技术复合袋在较宽的回应地区上展示出高灵敏;

研究组科学研究工作人员的早期科学研究工作中说明,微结构化能明显提高压电器件的輸出数据信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因而为了更好地完成器件电子信号輸出的利润最大化,文中选用构造拓扑优化的方式 提升压电膜的外部经济构造,并运用高精密面投射微立体式光刻三维打印的微限度生产能力,完成拓扑结构微结构的生产制造。有限元分析结果显示,微结构的引进能明显提升 压电輸出,而且具备提升微结构(struct B-P 和struct C-P )的压电塑料薄膜能进一步提高数据信号輸出(见图3)。

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图3 平面图和微图案化压电塑料薄膜的设计方案和模拟仿真結果

根据微结构三维打印网络拓扑结构及压电信号测试,说明F-BNNTs /环氧树脂复合袋的较大 输出电压纪录为4.7 V,与初始的平面图F-BNNTs压电膜对比,輸出提升 了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合袋高于10倍。这类明显提高关键归功于高聚物和压电填充料中间合理地应力传送,及其复合袋的拓扑结构微结构设计方案。

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图16 (a-f)不一样微结构压电塑料薄膜;(g)塑料薄膜压电輸出;(h)压电微结构塑料薄膜的压电輸出试验与模拟仿真比照

工作要点三:根据PμSL技术性完成共形压电器件生产制造与运用;

与传统式的微生产加工方式 对比,面投射微立体式光刻三维打印技术性在设计方案和生产制造具备繁杂几何图形样子的共形电子器件器件上具备大些的协调能力,如图所示5所显示,斜面样子和微结构的生产制造确认了新型功能材料在繁杂表面上的非平面图生产制造工作能力。

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图16 (a)面曝出三维打印基本原理;(b)微结构化的共形塑料薄膜平面图

可复印压电原材料被用以结构智能机器人手的智能化触感应变力感应器。为了更好地保证 压电器件在弯折或不平整表面上的多功能性,依据机械臂的表面设计方案了适合的三d实体模型,随后将共形器件复印并安裝到机械臂不一样的指骨上,根据创建应变力感应电压与特殊手臂姿态的投射关联,手指头上的应变力感应器列阵能为机械臂出示触感传感的工作能力。

Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造

图5(a–d)机械设备手里的共形应变力感应器可变换不一样的姿态,比如松驰(a),爬取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托起球到赶紧球的姿态及其相对的工作电压回应(f)。

如图所示5所显示,手指头上的应变力感应器列阵能够应用14个压电应变力感应器立即变换手的姿态,当拿手握紧不一样构造的物件时,应变力感应器会纪录弯折手指头的不一样輸出数据信号。从预订义的感应器中得到的对于这类姿态的力的大小以及空间布局。三维打印的共形软性压电传感技术器件可用以捕捉触碰地区上的力遍布并监控机械臂的不一样健身运动,使其更能像每人必备一样具有有关作用,在人机交互技术中运用。

本科学研究明确提出了一种面投射微立体式光刻三维打印功能性纳米技术高分子材料完成作用器件生产制造的方式 ,并根据原材料改性材料与微结构设计方案两层面协作提高数据信号輸出。科学研究结果显示:在光固化机高聚物环氧树脂中夹杂低承载量(0.2 wt%)的功能性氮化硼纳米管,并开展微结构拓扑优化,可完成性能卓越压电器件的生产制造。该方式 制取的感应器在服务机器人、仿生技术电子皮肤、斜面零部件健康检测与人机接口等行业有普遍的应用前景。

毕业论文连接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776

之上文章内容来自PuSL精密加工三维打印 ,创作者陈小明,江苏省激光器同盟转截

标签:压电EnergyNano投影制造技术传感器电子复合材料输出消息资讯器件面投影纳米


欢迎 发表评论: