研究

科学家用自给自足的传感器制作3D印刷可穿戴物的突破

韩国科学家Jeonbuk国立大学中国材料供应商武汉Chamtop拥有3D打印的新型可穿戴自供电传感器。

基于一种独特的钡负载PVDF聚合物,该团队的全打印设备能够有效地收集人类运动产生的压电能量。当这些传感器被嵌入阵列时,可以利用电荷检测压力输入,并将其转换为信号,这是高性能可穿戴电子产品开发的重大进展。

显示3D印刷的传感器的图的图象被测试在跆拳道带。
研究人员通过将其装配到跆拳道带,并用不同的力水平敲击它来测试其传感器。通过纳米级杂志的图像。

Piezoelectric-powered电子

鉴于自供电传感器在制造可穿戴医疗或运动相关监测设备方面的潜力,它们成为越来越热门的研究话题也就不足为奇了。与普通的电池驱动驱动器不同,自供电技术通常更紧凑、更环保,而且制造成本也更低。

压电器件由于其灵活性、净功率输出和易于制造,以及与摩擦电能(如静电)相比性能的提高,在这一领域具有特殊的前景。虽然PVDF已经成为3D打印这些传感器的流行基础材料,但它通常需要填充成核添加剂,以实现其最佳压电性能。

在先前的研究中,将材料与聚合物的混合产生有限功效的装置,同时添加钛酸钡(BTO)来促进所需的性质,但引起颗粒聚集。为了解决这一点,科学家们提出了使用类似成分的3D打印传感器,尽管是一种新颖的“榫眼 - 榫形”结构。

科学家的3D印刷传感器是在BTO-PVDF基础上建立的。通过纳米级杂志的图像。

3D打印传感器阵列

一旦研究人员确定了最佳的PVDF-BTO配方,他们就部署了一个武藏工程机器人臂安装的3D打印机,将材料分配到胶片中。然后将银浆印刷到器件的表面上,在使用镍胶带之前标记其电极,并且在电场下进行抛光。

得到的传感器被布置成U形7×7cm2阵列并接受表征测试。初步结果显示在树脂中没有明显的BTO沉淀,这是潜在工业应用的重要前体。有趣的是,研究小组还发现,薄膜中BTO浓度的增加对其压电性能也有相关影响。

例如,由10%钡纳米粒子(NPS)组成的那些原型表现出24.3pc / n的电流,同时将浓度的样品加载50%,增加至69.1pc / n。鉴于其最佳性能,后者传感器后来部署在体育评估中,它们适合跆拳道保护齿轮。

当被击中时,这些设备能够根据产生的电压大小检测出施加的不同程度的力,这可能被证明是一种有用的运动员训练工具。考虑到阵列的灵活性,科学家们还提议,未来可以将其3D打印到其他可穿戴设备上,使他们能够监测各种体育活动,而不需要外部电源。

压电的电势

带压电材料的3D打印使得能够生产较少的电池设备,可以为各种临床和软机器人应用证明是理想的。

科学家们来自威斯康星大学 - 麦迪逊已经利用了这项技术3D打印血管能够远程监测病人的血压。这种管状装置会发出压电脉冲,提醒患者何时需要寻求紧急医疗护理,而不需要外部电源。

与此同时,一个由中国研究人员组成的财团已经做到了3D打印出了一个自动供能的机器人手指它不需要传统电池就能感知曲率的变化。该团队希望他们的多材料加法数字技术能够激发未来其他压电软机器人的发展。

说到新材料,来自弗吉尼亚理工学院与州立大学也取得了重大进展。最近在那里进行的研究中,一个团队开发了一种用于DLP 3D打印的压电陶瓷,并用它来创建各种复杂的自持结构。

研究人员的调查结果在题为“用于打印自供电可穿戴传感器的疏水表面功能化钛酸钡/聚偏氟乙烯纳米复合材料“该研究由海莉,宋宋,蒙杰龙,痛苦的苏达赛和索曼Lim合作。

要及时了解最新的3D印刷新闻,不要忘记订阅爱游戏备用网址3D印刷行业通讯ayx体育彩票或者跟随我们推特或者喜欢我们的页面脸谱网

您在寻找添加剂制造业的工作吗?访问3 d打印工作来选择行业中的角色。

特色图片显示了在跆拳道带上测试的团队的3D印刷传感器的图表。通过纳米级杂志的图像。

没有新的文章