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利用3D打印制造出压电超材料

发布日期:2019-11-29 12:16 作者:体育投注

  美国弗吉尼亚理工大学的研究人员采用出一种压电常数可调的压电超材料,有望用于下一代智能基础设施。

  压电材料通常为晶体和陶瓷,复杂的加工工艺和材料固有脆性限制了其广泛应用。研究人员先采用γ甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)对锆钛酸铅(PZT)纳米颗粒进行表面功能化,并将其分散在光敏聚合物单体中制成均匀的高浓度胶体墨水(纳米颗粒的体积分数高达50%);再利用高分辨率数字3D打印技术,经近紫外光固化打印出聚合物-锆钛酸铅纳米复合材料(主动压电超材料)。研究发现:纳米颗粒和光敏聚合物单体之间强的共价键产生空间位阻,改善了胶体墨水中高浓度纳米颗粒的分散情况;与传统压电材料中压电响应行为由晶体结构决定不同,这种主动压电超材料可根据不同的设计需求,在特定应力下选择性放大、抑制或反转压电响应行为,其比压电常数是典型压电材料(聚偏二氟乙烯等压电聚合物和压电复合材料)的三倍以上。

  这种新型压电材料可用于冲击、振动和运动等的监控,将促进机器人技术、能量收集、触觉传感和智能基础设施领域的发展。

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