噴槍 3D 打印機(jī)用于弛豫鐵電致動(dòng)器的增材制造

來源： EngineeringForLife

由于電活性聚合物(EAP)器件獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和組成材料的不同性能，其增材制造帶來了巨大的挑戰(zhàn)。它需要沉積具有不同性能的多種功能材料，在層厚上達(dá)到微米級(jí)的分辨率，并在保留先前沉積的功能材料層的同時(shí)執(zhí)行增量沉積和固化步驟。

鑒于此，代爾夫特理工大學(xué)Andres Hunt等人介紹了噴槍式3D打印機(jī)的概念，并將其應(yīng)用于EAP傳感器的制造。采用標(biāo)準(zhǔn)的擠壓機(jī)平臺(tái)，結(jié)合雙流體霧化器(即噴槍)作為沉積工具，構(gòu)建了3D打印機(jī)。開發(fā)了一種碳黑電極印刷彎曲P(VDF-TrFE-CTFE)致動(dòng)器的工藝，并制備了單層和雙層EAP致動(dòng)器。

本文要點(diǎn)：
（1）本文提出了一種基于噴槍的 3D 打印機(jī)，用于智能材料傳感器的增材制造。開發(fā)了一種制造弛豫鐵電致動(dòng)器的工藝，并研究了所得致動(dòng)器的性能。

（2）噴涂印刷可以實(shí)現(xiàn)定制設(shè)計(jì)圖案中功能性油墨的無接觸、無掩模和自動(dòng)沉積。它使印刷油墨具有廣泛的流變特性和懸浮顆粒尺寸。

（3）制造了單層和雙層的彎曲懸臂 P(VDF-TrFE-CTFE) 制動(dòng)器，證明了該系統(tǒng)的多功能性。打印機(jī)的分辨率達(dá)到0.5 mm(面內(nèi))和0.63 μm(厚度)，并允許霧化高達(dá)7%的P(VDF-TrFE-CTFE)溶液，18 mm x 4 mm EAP驅(qū)動(dòng)器在準(zhǔn)靜態(tài)和共振操作下分別實(shí)現(xiàn)了340 μm和3.7 mm的尖端偏轉(zhuǎn)。

總而言之，噴槍打印被證明是一種用于打印具有廣泛性質(zhì)的前體材料的可靠方法，并有望成為打印其他被動(dòng)和刺激響應(yīng)材料和裝置的通用方法。

文章來源：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.103982