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用于3D打印的新型柔性壓電復合材料
發布時間: 2020-05-06 10:16 | 【 【打印】【關閉】

  北京大學、南方科技大學和濟南大學的研究人員最近設計了一種陶瓷-聚合物復合材料,可以用于打印復雜的三維網格結構。該復合材料首次發表在《納米能源》雜志上的一篇論文中,具有許多理想特性,包括高柔韌性和高機電能量轉化率。

  壓電陶瓷材料,如Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)通常具有顯著的機電能量轉換能力。然而,這些材料大多具有固有的剛性,這使得它們遠遠不適合制造柔性電子產品。

  開展這項研究的研究人員董樹祥(音譯)說:“通常情況下,壓電陶瓷是易碎的,因此,它們不適合直接集成到柔性電子產品中。我們想開發一種3D打印的、柔軟的壓電陶瓷復合材料,它是一種可熱固化的聚合物,在環境機械振動或力的刺激下,表現出機械靈活性和大的機電電壓。幸運的是,我們成功了,我們的合成材料有很大潛力,可用于未來的軟傳感器?!?/p>

  研究團隊創造的材料由摻雜有銀涂層的PNN-PZT陶瓷顆粒的聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性體基質組成。它的設計和組成與過去設計的其他壓電陶瓷材料大不相同。

  這種新型壓電陶瓷材料也相對容易生產,因為傳統的壓電陶瓷材料通常需要使用耗時的高溫燒結制造方法或是涉及昂貴的立體光刻激光3d打印工藝。新型壓電陶瓷材料獨特的設計和制造工藝最終使其比過去開發的同類材料更具有彈性,使其具有彈性性能

  “經過電極化過程,我們的復合材料表現出良好的機電耦合和強大的力-電壓響應(即這比基于PZT的脆性陶瓷高出一個數量級。我們的工作最有意義的發現是我們的復合材料的強大的力-電壓響應,以及更靈活和彈性的性能?!?/p>

  作為研究的一部分,研究人員使用他們設計的新合成材料打印了許多復雜的三維網格結構。他們的研究結果表明,這種材料有取代目前用于打印轉換機電能量或觸摸傳感器的電子設備的脆性壓電陶瓷的潛力。

  這項研究對軟機器人零件的生產以及其他技術設備的生產具有重要的意義。例如這種復合材料可以用于打印假肢、肌肉或能夠探測生物信號的傳感器。

  “我們現在將繼續開發軟壓電陶瓷復合材料和3d打印方法,”董樹祥說?!爱斎?,我們也在尋找可能的合作,使我們為機器人應用開發的軟壓電復合材料的使用成為可能?!?/p>

  文章來源:OFweek3D打印網 

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