3D打印牵张敏感性聚合物用于测量作用力

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欢迎访问e展厅 展厅 11 传感器展厅 差压变送器, 压力变送器, 压力传感器, 压力开关, 张力传感器, ... 近日，美国华盛顿大学的研究人员正在致力于开发一种使用3D打印技术制造易于读取的机械力传感器的方法，而这种传感器使用传统的制造方式几乎不可能实现。 基于传感器的聚合物，这是一种特殊的材料，它能够根据光线、温度和受力状况改变形状或成份。但是这种材料在实际应用中很难使用，比如药物递送装置。本来它的这种特性很适于作为药物递送装置，但是由于传统的制造方式往往需要高温和其它破环性因素，使得这种材料的敏感反应特性经常会在制造过程中过早激活。 功能性聚合物能够根据光线、温度和受力状况改变形状或成份，并有希望用于制造传感器或药物递送装置。来源：ACSAPPL。 研究人员已经发现了一种使用模具来配合这种材料一起工作的方法，带抵消上述的不利现象。但是由于模具本身的限制，使得产品的形状和复杂性上都受到了限制。 而华盛顿大学的化学副教授AndrewJ.Boydston带领的研究团队则使用商用3D打印机和这些敏感材料打印出拉伸时能够改变颜色的力传感器。 研究人员首先开发出一种牵张敏感性聚合物，这种材料能够承受商用3D打印机打印头热端的高温挤出而不改变颜色或损坏。 研究团队然后创建了一种狗骨形状（两侧宽，中间窄）的工具来测试这种材料，这种工具使用市场上销售的聚己内酯（PCL）制成的，并包括一个内带的含螺吡喃（Spiropyran）聚合物。 当材料被拉伸时，聚合物中的螺吡喃单元（左）就会异构成紫色的部花青（右）。来源：ACSAPPL。 当压力被施加到该装置的任一端时，由于对含螺吡喃聚合物条带的反作用力，变形物体就会变成紫色。他们的这一发现可用于测量特定材料的结构负荷或跟踪材料经历一个特定的力的时间量。 为了测试他们的研究结果，研究人员使用相同的材料创建了另一个3D打印物体，并嵌入了四个含变色螺吡喃聚合物的正方形。通过对整个结构施加不同程度的力，研究人员可以根据嵌入正方形变紫的数量进一步测试准确性。 Boydston称，在传统制造方式中，将一种材料嵌入另外一种材料并制造出一个装置，特别是使用基于传感器的材料，是比较困难的。但是3D打印机就能够快速轻松地制造出这样的设备。 无论最终用户是需要快速复制带机械敏感性聚合物的设备，还是需要测试原型结构强度的工程师，开发团队的研究结果对这些依靠快速原型协作他们的设计和开发过程的人员来说都是很有用的进展。

文章内容仅供参考 (投稿) (12/30/2014)