1. Özel Baskılı Gerilim Ölçerler
Gerinim ölçerler, yapısal izleme, giyilebilir teknoloji, robotik ve esnek elektronik alanlarında kritik bir rol oynamaktadır. Geleneksel gerinim ölçerler, yaygın olarak kullanılmalarına rağmen, sert alt tabakalar, karmaşık montaj süreçleri ve sınırlı özelleştirme ile kısıtlanmaktadır. Baskılı elektronik ve iletken nanopartikül mürekkepleri daha esnek bir yol açmaktadır: belirli bir geometriye, alt tabakaya veya uygulamaya göre ayarlanmış, hafif, dijital olarak üretilmiş sensörler.
Bu teknik inceleme, NovaCentrix gümüş nanopartikül mürekkepleri kullanılarak üretilen baskılı gerinim ölçerlerin geliştirilmesi ve doğrulanmasını ele almaktadır. Aşağıdaki örnekler hem akademik doğrulamayı hem de uygulamaya yönelik dağıtımı vurgulamaktadır.
- Louisville Üniversitesi'nden iki çalışma [1], [2] aerosol jet baskısını aşağıdaki yöntemlerle gösterin JS-A426, ölçüm tasarımı, sinterleme optimizasyonu ve ölçüm faktörü ölçümü dahil.
- Teksas Üniversitesi San Antonio kampüsünden bir çalışma [3] Kullanılmış JS-A102ANovi Sad Üniversitesi'nin bir araştırmasına göre [4] Çeşitli sensör geometrilerini hızla üretmek için mürekkep püskürtmeli yazıcılar için optimize edilmiş NovaCentrix mürekkepleri kullanıldı.
- İki ek çalışma, uygulamalı sistemleri öne çıkarıyor: bunlardan biri, gömülü gerilim algılama özelliğine sahip bir delta robotudur. JS-B25P [5] ve dokunsal robotik deri sensörü kullanarak JS-A426 [6].
2. Giriş ve Arkaplan
Gerinim ölçerler, iletken bir yolun gerilme veya sıkıştırma altında direncinin nasıl değiştiğini izleyerek mekanik deformasyonu ölçer. İletken yol gerildikçe veya büzüldükçe, hem iletken geometrisi hem de altta yatan mikro yapı değişir ve ölçülebilir bir elektriksel tepki üretir.
Geleneksel folyo ölçüm cihazları etkili olmaya devam ediyor, ancak aynı zamanda gerçek kısıtlamaları da beraberinde getiriyor: katı montaj kuralları, yapıştırıcı bağlama adımları, sınırlı geometri özgürlüğü ve bir tasarımın hızla değiştirilmesi gerektiğinde üretim maliyeti.
Baskılı elektronik, tasarım alanını değiştiriyor. İletken mürekkepler doğrudan esnek alt tabakalara uygulanabiliyor; bu da yazılım düzeyinde geometri değişikliklerine, daha sıkı yineleme döngülerine ve ince, uyumlu veya uygulamaya özel malzemeler üzerinde sensör üretimine olanak tanıyor.
NovaCentrix, ince hatlı aerosol jet baskıdan üretime yönelik inkjet iş akışlarına kadar farklı biriktirme yöntemlerine göre ayarlanmış çok sayıda gümüş nanopartikül mürekkep sistemi sunmaktadır. Bu doğrulanmış malzemeler, bu sayfadaki çalışmaları, konseptten uygulamaya geçiş yapan mühendislik ekipleri için anlamlı kılan şeydir.
Ölçüm Faktörü
Gerilim ölçerler için temel hassasiyet ölçütü
Burada ΔR dirençteki değişimi, R orijinal direnci ve ε uygulanan gerilimi ifade eder. Daha büyük bir ölçüm faktörü daha yüksek hassasiyeti gösterir.
Referans aralığı
3. NovaCentrix Gerilim Ölçer Mürekkepleri
NovaCentrix iletken mürekkepleri, dijital biriktirme ve baskı sonrası işleme için tasarlanmıştır ve baskılı sensörlerin gelişmiş üretimini destekler. Çok sayıda gümüş nanopartikül mürekkebi, aerosol jet ve inkjet iş akışlarında gerinim ölçer uygulamaları için zaten doğrulanmıştır.
Metalon® JS-A426
AJP optimizasyonlu gümüş nanopartikül mürekkebi, PI (Kapton) ve PET dahil olmak üzere esnek alt tabakalara ince çizgi baskısı için geliştirilmiştir. Dokunsal sensörler, robotik yüzeyler ve yapısal ölçüm cihazları için onaylanmıştır.
JS-A426'yı görüntüleMetalon® JS-A102A
Dimatix damla püskürtmeli inkjet baskı için gümüş mürekkep. Kapton üzerinde çeşitli sensör geometrilerinin hızlı bir şekilde basılmasını sağlar ve kademeli düşük sıcaklıkta sinterleme sonrasında düşük direnç elde edilmesini mümkün kılar.
JS-A102A'yı görüntüleMetalon® JS-B25P
Profesyonel ve masaüstü inkjet sistemleri için gümüş nanopartikül mürekkep. PET üzerinde güçlü yapışma özelliğine sahip delta robot origami eklem algılama uygulamasında kullanılır.
JS-B25P'yi görüntüleMetalon® JS-B25HV ve JS-B15P
Profesyonel ve masaüstü sistemlerde poliimid ve PET üzerinde test edilmiş mürekkep püskürtmeli mürekkepler, alt tabaka ve katman sayısına bağlı olarak 1.58 ile 2.03 arasında değişen kalınlık faktörü değerlerine sahiptir.
Mürekkep püskürtmeli mürekkepleri inceleyin4. Vaka Çalışmaları: NovaCentrix Mürekkepleri Kullanılarak Baskılı Gerilim Ölçerler
4.1 JS-A426 Aerosol Jet Baskı Yöntemiyle - Louisville Üniversitesi [1] , [2]
Louisville Üniversitesi'nden yapılan iki çalışma, Kapton üzerine özel gerinim ölçerler üretmek için aerosol jet baskı yöntemiyle JS-A426 kullanımını göstermiştir . 2023'teki takip çalışması, sinterleme koşullarına bağlı bir iletkenlik tahmin modeli ekleyerek, proses kontrolünü iyileştirmiş ve yeni baskı koşulları için deneme yanılma yöntemini azaltmıştır.
Anahtar Sonuçlar
JS-A426 aerosol jet çalışmaları için temsili sonuçlar.
| Yazıcı | Optomec aerosol püskürtmeli yazıcı |
|---|---|
| Hat genişliği | 50 ila 60 µm |
| Sinterleme penceresi | 18 ila 24 saat boyunca 200 ila 240°C |
| İletkenlik | Yaklaşık 7.05 × 106 S / m |
| Ölçü faktörü | 1.85 (2021) ve 1.74 (2023) |
4.1.2 Esnek Alt Tabakalarda Dokunsal Algılama için JS-A426
Bu çalışma, JS-A426'yı robotik deriler için PDMS'ye gömülü yıldız şeklinde bir dokunsal sensöre dönüştürdü. Yaklaşık 5,000 döngü altında, sensör 1.85'e yakın bir ölçüm faktörüyle tekrarlanabilir davranışını koruyarak dinamik yumuşak robotik koşullarında dayanıklılığını gösterdi. [6]
4.2 JS-A102A Mürekkep Püskürtmeli Damla Baskı Yöntemiyle - San Antonio'daki Teksas Üniversitesi [3]
UTSA çalışmasında, hızlı sensör üretimi için Dimatix damla-talep sistemiyle birlikte JS-A102A kullanılmıştır . Kapton üzerine birden fazla geometri basılarak, 50°C ve 150°C'de kademeli sinterleme sonrasında 2.3 ile 7.2 ohm arasında dirençler elde edilmiştir. Sonuç, tutarlı elektriksel performansa sahip hızlı prototiplemenin güçlü bir örneğidir.
4.3 JS-B25HV ve JS-B15P Mürekkep Püskürtmeli Baskı Yoluyla - Novi Sad Üniversitesi [4]
Araştırmacılar, NovaCentrix gümüş mürekkepleriyle üretilen mürekkep püskürtmeli gerinim ölçerler ile profesyonel ve masaüstü baskı sistemlerini karşılaştırdı. Polimid ve PET üzerinde, baskılı ölçerler, alt tabakaya, mürekkep seçimine ve katman sayısına bağlı olarak 1.58 ile 2.03 arasında değişen gerinim faktörü değerleri sağlarken, kısa vadeli kararlılıklarını koruyarak uzun vadeli sapmalarda yalnızca hafif bir performans sergiledi.
5. Gerçek Dünya Uygulamaları
Origami Tabanlı Delta Robotu
İstanbul Teknik Üniversitesi'ndeki bir ekip, JS-B25P kullanarak baskılı gerinim ölçerleri katlanabilir bir delta robota entegre etti. [5] Sensörler PET üzerine basıldı ve açı ölçümü için origami eklemlerine yerleştirildi, direnç değişimi yoluyla 0° ila 90° hareketi başarıyla izledi ve hafif robotik kontrol için analog geri besleme sağladı.
Robot Derilerinde Dokunsal Algılama
JS-A426 kullanılarak yıldız şeklinde bir gerinim ölçer, esnek Kapton üzerine basıldı ve dokunsal bir deri sensörü olarak işlev görmesi için PDMS'ye gömüldü. [6] Sensör, sinüzoidal ve basamak girişleri altında doğrusal, tekrarlanabilir bir yanıt gösterdi ve bu da onu dokunsal geri bildirim ve yumuşak robotik entegrasyonu için güçlü bir uyum haline getirdi.
6. Özet ve Görünüm
Akademik ve uygulamalı çalışmalarda, NovaCentrix gümüş nanopartikül mürekkeplerinin, birden fazla dijital baskı işlemi kullanılarak yüksek performanslı esnek gerinim ölçerler üretmede etkili olduğu kanıtlanmıştır. Aerosol jetten inkjet'e ve Kapton'dan PET'e kadar, platform güvenilir iletkenliği, tekrarlanabilir ölçüm faktörü performansını ve çalışan robotik sistemlere entegrasyonu desteklemektedir.
Geometriyi özelleştirme, esnek alt tabakalara doğrudan baskı yapma ve nispeten erişilebilir kaplama donanımıyla çalışma yeteneği, bu malzemeleri özellikle hızlı prototipleme, giyilebilir cihazlar, yapısal sağlık izleme ve yumuşak robotik alanlarında kullanışlı hale getiriyor.
NovaCentrix'in PulseForge aracılığıyla düşük termal bütçeli kürleme desteği de dahil olmak üzere daha geniş malzeme portföyü ve süreç ekosistemi , araştırma doğrulamasından ölçeklenebilir üretime kadar pratik bir yol sunmaktadır.
Gelecekteki yönlendirmeler
- Ultra düşük termal bütçeli uygulamalar ve ısıya duyarlı alt tabakalar için fotonik sinterleme kullanın.
- Gerilim algılama özelliğini sıcaklık, basınç veya dokunsal tepki gibi bitişik işlevlerle birleştirin.
- OEM ve araştırma amaçlı kullanımda hızlanma için doğrulanmış sensör-geometri kütüphaneleri geliştirin.
7. Referanslar
-
[1]
Ratnayake ve ark. Gümüş Nanoparçacık Mürekkebi Kullanılarak Aerosol Jet Baskılı Gerilim Ölçerler. IEEE Esnek Elektronik Sensör Konferansı (FLEPS) 2021.
Açık kaynak -
[2]
Ratnayake ve ark. Aerosol Jet Baskılı Gümüş Nanoparçacık Mürekkeplerinin İletkenlik Tahmini. IEEE J. Flex. Electron. 2023.
Açık kaynak -
[3]
Dipon ve ark. Gümüş Mürekkep Kullanarak Damla Bazlı Mürekkep Püskürtmeli Gerilim Ölçer Baskısı. Ferroelektrikler 2023.
Açık kaynak -
[4]
Zlebic ve ark. Esnek Yüzeyler Üzerinde Mürekkep Püskürtmeli Baskılı Gerilim Ölçerlerin Performans Analizi. Facta Univ., Ser. Electron. Energ. 2016.
Açık kaynak -
[5]
Kalafat. Entegre Baskılı Gerilim Ölçerli Origami Tabanlı Delta Robot. Hitit Bilim ve Mühendislik Dergisi, 2022.
Açık kaynak -
[6]
Olowo ve ark. Robotik Dokunsal Deri için Aerosol Jet Baskılı Yıldız Şekilli Gerilim Sensörü. IEEE J. Flex. Electron. 2023.
Açık kaynak
Görsel kaynağı: Bu sayfada kullanılan şekil kaynağından uyarlanmış, CC BY-SA 2.5 lisansı altında atıfta bulunulan gerinim ölçer illüstrasyonu . Sayfanın başına dön
