西安交大王莉团队 Sci. Adv. 封面:三维软智能器件的制造突破 →跨尺度执行器和高精度温度场传感器的3D打印实现
2024-03-15 来源:高分子科技
液晶弹性体(LCE)材料能够在外界热、光或磁场等刺激下发生大可逆变形并输出大做功,且有可远程无线操控的优势,已经被人工肌肉、软体机器人、柔性可穿戴电子等领域广泛关注。目前,大多数研究集中在宏观结构或准周期简单微结构的成形和应用。微纳尺度3D打印技术可以制造相对复杂的微结构,但制造的三维微细结构对非接触式刺激进行响应实现复杂可控变形依旧是一个挑战。
图1 熔融电流体3D打印制造LCE宏微跨尺度结构
熔融电流体3D打印的LCE微纤维基本力学性能
图2 熔融电流体3D打印的纤维执行器形貌及热致动性能测试
3D打印具有梯度变化的尺寸和热致应变性能的单元微结构
图3 3D打印具有梯度变化的尺寸和热致应变性能的单元微结构
3D打印捕蝇草启发的微抓手和大面积晶格结构
图4捕蝇草启发的微抓手和大大面积3D晶格阵列
图5 基于熔融电流体打印网格结构与集成深度学习模型的环境温度场传感器
3D打印集成深度学习模型的温度场传感器
研究人员采用熔融电流体3D打印制造了LCE网格,当环境温度场发生变化,高温区域的LCE网格受热收缩变小,而低温区域的网格被拉长变大。采用机器视觉结合深度学习模型训练,得到环境温度场的高精度、实时监测。检测区间从25℃到110℃,平均精度94.79%,响应时间低于43ms。有望替代传统的热电偶或光纤式分布传感器。
原文链接 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3854
通讯作者简介
王莉老师课题组工作于中国3D打印之父卢秉恒院士领导下的西安交通大学先进制造研究所,其研究围绕微流体行为调控的增材制造及应用开展,涉及的3D打印工艺有:微喷3D打印、EHD打印、快速无层面曝光打印等。研究范围包括: 基于深度学习的3D打印、微纳制造、软体机器人及柔性可穿戴电子与光电子器件制造、3D打印结构功能创新设计等,承担了包括国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划以及省部级重大专项等项目。欢迎各界合作交流。主页:https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/wanglime版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
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