Alternative processi ng routes for electroactive functional polymers
Ch emisch fysicus Achidi Frick onderzocht een nieuw type 3D-printen om s limme kunststoffen beter en sneller te laten werken.
& nbsp;Fricks onderzoek richtte zich op het creëren van "slimme" plast ic folies met behulp van een materiaal genaamd PVDF-TrFE. Deze kunsts toffen zijn piëzo-elektrisch, wat betekent dat ze fysieke druk omzet ten in elektriciteit en trillen wanneer ze een elektrisch signaal ont vangen. Momenteel is het maken van deze folies traag en gecompliceerd , waarbij onderzoekers de plastic vaak moeten uitrekken of blootstell en aan een hoge spanning. Deze oude methoden hebben moeite met het cr eëren van complexe 3D-vormen en kunnen niet concurreren met gangbare materialen die giftig lood bevatten.
Frick onderzocht of een n ieuw type 3D-printen deze slimme kunststoffen beter en sneller zou ku nnen laten werken, en welke specifieke producten er het meest van zou den profiteren. Hij werd gemotiveerd om deze materialen zeer gedetail leerd te 3D-printen zonder de gebruikelijke extra stappen. Deze doorb raak zou kunnen leiden tot veilige medische sensoren voor het lichaam , flexibele opladers die energie uit beweging halen en zachte robots die kunnen "voelen" wat ze aanraken.
Draagbare en biome
dische apparaten
Het onderzoek toont een snelle, eenstaps
methode voor het 3D-printen van piëzo-elektrische PVDF-TrFE-films me
t hoge prestaties bij een zeer laag gehalte aan actief materiaal. Dit
kan direct van nut zijn voor ingenieurs die flexibele druksensoren,
micro-actuatoren en energie-oogsters ontwikkelen, waar conventionele,
broze keramiek onpraktisch of giftig is. Deze resultaten zijn met na
me relevant voor draagbare en biomedische apparaten, zachte robotica
en ingebouwde sensoren in geminiaturiseerde componenten, waar mechani
sch flexibele, biocompatibele en microgestructureerde architecturen c
ruciaal zijn. Op korte termijn zouden DWVML-geprinte films kunnen wor
den gebruikt voor prototypes van zelfvoorzienende draagbare gezondhei
dsmonitoren of implanteerbare druksensoren die zich aanpassen aan wee
fsel. Op de langere termijn biedt het op FeRAM gerichte deel van het
proefschrift informatie voor ontwerpers van flexibele geheugen- en ne
uromorfische systemen, waar op PVDF gebaseerde ferro-elektrica een en
ergiezuinig, siliciumvrij, dunnefilmgeheugen mogelijk kunnen maken in
opkomende elektronica die gekoppeld is aan het Internet of Things en
slimme medische apparaten.
Het onderzoek combineerde experimen tele fabricage, geavanceerde karakterisering en een kritische literat uurstudie. Allereerst werden fotoactieve PVDF-TrFE-harsen geformuleer d en verwerkt tot dunne films met behulp van verschillende fotochemis che methoden, waaronder een snelle volumetrische 3D-printmethode. Dez e films werden vervolgens in het laboratorium gekarakteriseerd met te chnieken zoals piëzoresponsiemicroscopie op basis van atoomkrachtmic roscopie, Raman-spectroscopie, röntgendiffractie en elektronenmicros copie om de verbanden tussen verwerkingsomstandigheden, microstructuu r en piëzo-elektrische prestaties te onderzoeken. Parallel daaraan w erd een uitgebreide literatuurstudie uitgevoerd naar ferro-elektrisch e polymeren en concepten voor computergeheugen om de PVDF-familie te plaatsen in de context van bestaande en opkomende geheugentechnologie ën, waaronder FeRAM en neuromorfe systemen. Deze combinatie van labo ratoriumexperimenten en de synthese van gepubliceerde werken maakte h et mogelijk om zowel een praktisch proof-of-concept voor 3D-geprinte piëzo-elektrische films aan te tonen als het bredere potentieel en d e beperkingen van PVDF-materialen in toekomstige elektronische appara ten te evalueren.
Meer informatie over het proefschrift
DESCRIPTION: Alternative processing routes for electroactive functiona l polymers Chemisch fysicus Achidi Frick onderzocht een nieuw type 3D-printen om slimme kunststoffen beter en sneller te laten wer ken. Fricks onderzoek richtte zich op het creëren van "slimme" plastic folies met behulp van een materiaal genaamd PVDF-TrF E. Deze kunststoffen zijn piëzo-elektrisch, wat betekent dat ze fysi eke druk omzetten in elektriciteit en trillen wanneer ze een elektris ch signaal ontvangen. Momenteel is het maken van deze folies traag en gecompliceerd, waarbij onderzoekers de plastic vaak moeten uitrekken of blootstellen aan een hoge spanning. Deze oude methoden hebben moe ite met het creëren van complexe 3D-vormen en kunnen niet concurrere n met gangbare materialen die giftig lood bevatten.Frick onderzocht o f een nieuw type 3D-printen deze slimme kunststoffen beter en sneller zou kunnen laten werken, en welke specifieke producten er het meest van zouden profiteren. Hij werd gemotiveerd om deze materialen zeer g edetailleerd te 3D-printen zonder de gebruikelijke extra stappen. Dez e doorbraak zou kunnen leiden tot veilige medische sensoren voor het lichaam, flexibele opladers die energie uit beweging halen en zachte robots die kunnen "voelen" wat ze aanraken.Draagbare en biome dische apparaten