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详解3D打印在可延伸触觉传感器中的应用

时间:2017-05-19 11:52 来源:材料人网 作者:中国3D打印网 阅读:

近日,明尼苏达大学Michael C. McAlpine教授在Adv. Mater.上发表了其课题组的最新研究成果“3D Printed Stretchable Tactile Sensors”,本站之前也对其进行了报道。据悉,研究人员采用多材料、多尺度和多功能的3D打印方法,在自由表面上加工生成了3D触觉传感器。个性化触觉传感器具有检测和区分人体运动状况的能力,包括脉搏监测和手指运动等。利用个性化3D打印技术生产功能材料和设备,可以实现可穿戴电子系统中的各种传感器的生物兼容性的优化调整,为仿生皮肤的应用开辟新路线。接下来小编就为大家详解其中的原理以及应用。

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图一 触觉传感器设计原理和3D打印过程示意图

(a)触觉传感器的组成示意图:基底层、顶部和底部电极、隔离层、传感器层和支撑层;

(b)触觉传感器的侧视图;

(c)触觉传感器的俯视图;

(d)玻璃基板上触觉传感器的3D打印过程,包括8个步骤:

步骤I:打印面积为16mm2的方形硅氧烷基底层;

步骤II:使用75wt%银/硅氧烷油墨在基底层上打印9mm2的方形底部电极层;

步骤III:使用68 wt%银/硅氧烷油墨在电极层上打印半径为350μm,高为1mm,壁厚为150μm的圆筒壁作为传感器层;

步骤IV:使用硅氧烷油墨打印9mm2的隔离层;

步骤V:使用40 wt%普朗尼克墨水打印厚度为0.8mm的9mm2的方形支撑层;

步骤VI:使用75 wt%银/硅氧烷油墨打印4mm2的方形顶部电极层;

步骤VII:将传感器浸泡3小时以除去支撑层;

步骤VIII:干燥传感器。

(a-b) SEM图表明Ag颗粒在68 wt%和75 wt%银/硅氧烷油墨中的分布,标尺为5μm;

(c) 具有不同Ag含量的固化油墨的拉伸曲线;

(d) 具有不同Ag含量的固化油墨的压缩曲线;

(e) 三种油墨的外加压力与其电阻的关系曲线,其中68 wt%Ag的样品为圆柱体(直径1mm,高度为1mm),70 wt%和80 wt%Ag的样品为细丝状(长度为15mm,直径为0.2mm);

(f) 三种不同的循环压力作用下,68 wt%银/硅氧烷油墨传感层的相对电流变化情况。

(责任编辑:中国3D打印网)

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