في الآونة الأخيرة ،يانغ canhui فريق من قسم الميكانيكا و هندسة الطيران ، جامعة جنوب الصين للعلوم والتكنولوجيانشرت في العنوان"أجهزة استشعار أيونوترونية قائمة على البولي إلكتروليت إيلاستومر مع قدرات الاستشعار متعددة الأوضاع عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد"باء - اعتماد ورقات وتقاريرمتعدد المواد الرقمية photocuring 3D تكنولوجيا الطباعة المتكاملة تصميم وتصنيع أجهزة الاستشعار ايون بالسعة على أساس polyelectrolyte الاستومرمنتدى

على مدى السنوات العشر الماضية ، المزيد والمزيد من الاهتمام قد دفعت إلى المؤين ( ايون خلاط الإلكترونية أو الأجهزة القائمة على التفاعل بين الأيونات والإلكترونات ) بسبب المرونة المتأصلة ، تمدد ، والشفافية البصرية ، توافق مع الحياة ، وهلم جرا . ومع ذلك ، بسبب بنية بسيطة ، من السهل تسرب المكونات الموجودة في أجهزة الاستشعار ، مما يؤدي إلى ضعف الاستقرار ، وظيفة الاستشعار واحد ، مما يحد بشكل كبير من التطبيقات العملية . ولذلك ، فإن تصميم وتصنيع أجهزة الاستشعار مع أداء مستقر و وضع العديد من قدرات الاستشعار مهم جدا في التطبيقات الهندسية . هذا البحث يحل مشكلة ضعف الاستقرار وظيفة واحدة من التقليدية الاستشعار ، ويوفر حل جديد لتصميم وتصنيع وتطبيق الشد الاستشعار .

الشكل 1.الجلد مستوحاة من وسائط متعددة الاستشعار عن بعد ( أ ) رسم تخطيطي من عدة أجهزة استشعار القوة في الجلد البشري ( ب ) الجلد البشري يمكن أن يشعر إشارة ميكانيكية واحدة ، مثل الضغط ، الضغط ، الضغط ، القص ، الضغط ، والتواء ( ج ) على أساس متعدد المواد الرقمية photocuring 3D تكنولوجيا الطباعة على إعداد أجهزة الاستشعار عن بعد مع وسائط متعددة القدرة .

كما هو مبين في الشكل 1 ، مستوحاة من قدرة الإنسان على إدراك قوة الجلد المتعدد الوسائط ، مثل التوتر ، الضغط ، التواء ، والجمع بين هذه القوى الخارجية ، والباحثين استخدام المواد الرقمية ضوء علاج ( DLP ) 3D تكنولوجيا الطباعة على إعداد نموذج متعدد الاستشعار عن بعد مع القدرة . أجهزة الاستشعار تعتمد polyelectrolyte الاستومر ( PEE ) الذي يحتوي على شبكة البوليمر ثابتة أو أنيون الكاتيون ، فضلا عن نقل الأيونات المضادة ، مع خصائص مقاومة تسرب الأيونات . في عملية الطباعة ، واجهة قوية الرابطة شكلت بين PEE المواد عازل الاستومر ( دي ) المواد على أجهزة الاستشعار من خلال التساهمية طوبولوجي الترابط .

الشكل 2.تصميم وإعداد polyelectrolyte الاستومر مع الخصائص البصرية والميكانيكية والكهربائية والحرارية والمذيبات الاستقرار .

أولا ، 1-butyl-3-methylimidazole 134-3-sulfopropyl اكريليت ( بكالوريوس ) تم توليفها باعتبارها واحدة من polyelectrolyte و copolymerized مع مسعور مونومر يسمى الشرق الأوسط وأفريقيا . ثم ، من خلال الاستفادة المثلى من نسبة بكالوريوس و MEA ، الخواص الميكانيكية والكهربائية polyelectrolyte المواد متوازنة ، وبالتالي تحسين أداء أجهزة الاستشعار ، كما هو مبين في الشكل 2 .

الشكل 3.الاستشعار الكهربائيةضرب( ب ) العلاقة بين وقت المعالجة والكثافة الحرارية مع سمك طبقة ( ج ) طباعة مجموعة PEE عرض ( د ) طباعة مجموعة PEE عرض ( د ) الطباعة الثلاثية الأبعاد يدويا تجميعها PEE / DEDEPEPEE / DEPEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / DEPEE / PEE / DEE / DEPEE / PEE / DEE / PEE / DEE / PEE / PEE / DEE / PEE / PEE / PEE / DEE / PEE / DEE / DEE / PEPEE / DEE / DEE / PEPEPEPEE / DEE سمك سمك طبقة سمك سمك طبقة سمك سمك سمك سمك سمك طبقة سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك سمك الشكل 1 تخطيطي ايون تسرب الاستشعار بالسعة مخدر الاستومر .

كما هو مبين في الشكل 3 ، قام الباحثون photorheological اختبار للتحقق من قابلية الطباعة من PEE المواد المتقدمة . ثم قوة الترابط البيني من بي / دي طبقة مزدوجة مع الطباعة ثلاثية الأبعاد و تجميعها يدويا تم قياسها من خلال 180 درجة قشر اختبار . وتظهر النتائج أن طبقة مزدوجة هيكل ثلاثي الأبعاد الطباعة واجهة قوية بسبب الرابطة التساهمية و الطوبولوجية التشابك بين الدائرة و دي .²وعلى النقيض من ذلك ، فإن واجهة من ناحية تجميع بي / دي طبقة هيكل ضعيف ، واجهة كسر يحدث أثناء عملية تقشير ، التصاق يمكن فقط 4-1 ي / م .²في اختبار المتانة ، بالسعة الاستشعار على أساس بي يمكن الحفاظ على إشارة مستقرة لفترة طويلة بسبب تسرب خالية من الأيونات ، في حين أن أجهزة الاستشعار على أساس التقليدية Litfsi مخدر الاستومر الأيونات يمكن أن تبقي على الانجراف حتى يحدث ماس كهربائى بسبب تسرب الأيونات .

الشكل 4الرسم التخطيطي ( أ ) رسم تخطيطي من الشد الاستشعار ( ب ) رسم تخطيطي من السعة سلالة الشد الاستشعار ( ج ) رسم تخطيطي من ضغط الاستشعار ( د ) رسم تخطيطي من السعة الضغط الاستشعار ( هـ ) القصسيرةسنسرالرسم التخطيطي ( و ) نوع واحد من جهاز استشعار القص الرسم التخطيطي ( ز ) نوع واحد من جهاز استشعار القص بالسعة القص سلالة منحنى مع حساسية مختلفة ( ح ) نوع واحد من جهاز استشعار القصمقسمحقيقيمنحنى السعة التواء زاوية ( ل ) من التواء الاستشعار مع حساسية مختلفة ( ك ) و التعب اختبار منحنى من التواء الاستشعار .

3D الطباعة يوفر مرونة عالية في تصميم هيكل الجهاز . كما هو مبين في الشكل 4 ، ونحن تصميم وطباعة أربعة أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار ، بما في ذلك التوتر ، ضغط ، القص والالتواء . على وجه الخصوص ، من خلال تصميم هيكل الجهاز ، حساسية الاستشعار يمكن أن يكون الأمثل إلى حد كبير ، على سبيل المثال ، من خلال إدخال المجهرية في عازل الاستومر طبقة من ضغط الاستشعار ، حساسية الاستشعار يمكن أن تثار في اثنين من أوامر من الحجم ، ويمكن أيضا أن تكون حساسية الاستشعار يمكن تعديلها حسب الطلب ، على سبيل المثال ، من خلال تصميم كفاف في نهاية الجبهة من القص الاستشعار أو عدد من المناطق على شكل مروحة من التواء الاستشعار ، وأجهزة الاستشعار يمكن أن تكون مختلفة المقابلة قص و التواء الاستشعار ، على التوالي .

الشكل 5.الرسم التخطيطي من الجمع بين أجهزة الاستشعار التشريد ( أ ) الرسم التخطيطي من الجمع بين أجهزة الاستشعار ( ب ) الرسم التخطيطي من الأجهزة المادية ( ج ) معادلة الدائرة الرسم التخطيطي من الجمع بين أجهزة الاستشعار التوتر والضغط ( د ) جهاز استشعار واحد وضع إشارة ( هـ ) تغيير منحنى السعة عدد اللفات تحت ضغط الإثارة ( و ) تغيير منحنى السعة عدد اللفات تحت التوتر الإثارةالقصد ( ط )جهاز الرسم البياني ( ي ) معادلة الدائرة الرسم البياني ( ك ) من الجمع بين الضغط و القص الاستشعار ( ك ) جهاز إشارة ( ل ) من الجمع بين الضغط و التواء الاستشعار الرسم البياني ( م ) جهاز الرسم البياني ( ن ) من الجمع بين الضغط و التواء الاستشعار معادلة الدائرة الرسم البياني ( س ) جهاز إشارة واحدة في وضع الاستشعار .

كما هو مبين في الشكل 5 ، ثلاثة أنواع من الجمع بين أجهزة الاستشعار الكهربائية ، بما في ذلك التوتر والضغط ، الضغط ، القص ، والضغط والالتواء ، تم تصميمها وطباعتها . واحدة من التحديات في الجمع بين أجهزة الاستشعار هو إشارة المتبادل بين مختلف مسارات الاستشعار ، على سبيل المثال ، عندما تمتد من الجهاز ، تأثير بواسون من المواد يمكن أن يؤدي إلى تخفيض حجم الجهاز في الاتجاه الرأسي ، أي ما يعادل ضغط تشوه ، مما يؤدي إلى تغيير في إشارة من ضغط القناة بسبب الشد الإثارة . من خلال الجمع بين تحليل العناصر المحدودة ، من خلال تصميم هيكل معقول من الجهاز ، إشارة الحديث المتبادل بين قنوات مختلفة يمكن تجنبها على نحو فعال .

الشكل 6 - الجمع بين أجهزة الاستشعار الكهربائية المستخدمة في الطائرات بدون طيار التحكم عن بعد لاسلكية ( أ ) نظام مراقبة الطائرات بدون طيار التخطيطي ( ب ) الجمع بين أجهزة الاستشعار الكهربائية قطع وحدة الاستشعار الكهربائية في وضع العمل التخطيطي ( ج ) قطع وحدة الاستشعار الاستشعار الكهربائية مبدأ العمل ( د ) خمس قنوات استشعار السعة إشارة اختبار ( هـ ) تعليمات تجميع المنطق ( و ) الجمع بين أجهزة الاستشعار الكهربائية في الوقت الحقيقي إشارة بالسعة ( ز ) رحلة الطائرات بدون طيار في أوقات مختلفةالدولة .

وأخيرا ، أظهر الباحثون يمكن ارتداؤها وحدة التحكم عن بعد التي تتألف من أربعة أجهزة استشعار القص و ضغط الاستشعار ، وتوصيلها إلى نظام التحكم عن بعد لاسلكية للتحكم عن بعد من الطائرات بدون طيار ، كما هو مبين في الشكل 6 . أربعة أجهزة استشعار القص في هذا يمكن ارتداؤها وحدة التحكم عن بعد هي المسؤولة عن استشعار حركة الإصبع من ناحية التحكم في اتجاه الطائرات بدون طيار . ضغط الاستشعار المستخدمة في استشعار ضغط الاصبع ، والسيطرة على الطائرات بدون طيار لفة . تصميم يمكن ارتداؤها وحدة التحكم عن بعد يمكن تحقيق التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر ، وتوفير المزيد من المرونة في وضع التحكم .