喷枪 3D 打印机用于弛豫铁电致动器的增材制造

来源： EngineeringForLife

由于电活性聚合物(EAP)器件独特的结构和组成材料的不同性能，其增材制造带来了巨大的挑战。它需要沉积具有不同性能的多种功能材料，在层厚上达到微米级的分辨率，并在保留先前沉积的功能材料层的同时执行增量沉积和固化步骤。

鉴于此，代尔夫特理工大学Andres Hunt等人介绍了喷枪式3D打印机的概念，并将其应用于EAP传感器的制造。采用标准的挤压机平台，结合双流体雾化器(即喷枪)作为沉积工具，构建了3D打印机。开发了一种碳黑电极印刷弯曲P(VDF-TrFE-CTFE)致动器的工艺，并制备了单层和双层EAP致动器。

本文要点：
（1）本文提出了一种基于喷枪的 3D 打印机，用于智能材料传感器的增材制造。开发了一种制造弛豫铁电致动器的工艺，并研究了所得致动器的性能。

（2）喷涂印刷可以实现定制设计图案中功能性油墨的无接触、无掩模和自动沉积。它使印刷油墨具有广泛的流变特性和悬浮颗粒尺寸。

（3）制造了单层和双层的弯曲悬臂 P(VDF-TrFE-CTFE) 制动器，证明了该系统的多功能性。打印机的分辨率达到0.5 mm(面内)和0.63 μm(厚度)，并允许雾化高达7%的P(VDF-TrFE-CTFE)溶液，18 mm x 4 mm EAP驱动器在准静态和共振操作下分别实现了340 μm和3.7 mm的尖端偏转。

总而言之，喷枪打印被证明是一种用于打印具有广泛性质的前体材料的可靠方法，并有望成为打印其他被动和刺激响应材料和装置的通用方法。

文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.103982