研究人员将电极化和3D打印结合到一个步骤中

智能医疗设备、智能机器人和其他带有智能传感器的产品的制造商可以使用正在申请专利的普渡大学方法简化他们的设备设计和制造，该方法将灯丝的压电极化和3D打印结合在一个过程中。

传统的传感器材料具有压电特性，使其适合制造智能传感器。在一个方向上施加应力会在另一个方向上产生电压。尽管这些材料可以测量施加了多少应力，这是传感器的基本属性之一，但它们不能用于3D打印。

3D打印，也称为增材制造，与传统制造相比具有多项优势，包括在平面选项之外定制零件的形状和几何形状。然而，用于3D打印的聚偏二氟乙烯(PVdf)灯丝不具有很强的压电特性。它的偶极子是随机定向的，产生的电压较小。因此，传统的PVdf灯丝不能很好地指示应力，并且必须在后处理中进行电极化处理，增加了时间和成本。

普渡理工学院的研究人员将3D打印和电极化结合到一个称为电极化辅助增材制造(EPAM)的工艺中。它在打印过程中对齐PVdf灯丝中的偶极子，从而更好地指示所施加的应力。这使得3D打印的部件既具有强大的传感能力，又具有定制的形状。重要的是，它可以节省时间和金钱。

普渡理工学院工程技术学院助理教授RobertNawrocki表示，EPAM工艺同时完成了拉伸和极化，这是极化的必要条件。

Nawrocki说：“在EPAM工艺中，拉伸熔融的PVdF棒会重新排列薄膜平面中的无定形链，并且施加的电场会将偶极子对准同一方向。”“EPAM工艺可以打印自由形式的PVdF结构并诱导β相的形成，这主要负责压电响应。”

JoseM.Garcia-Bravo和BrittanyNewell，Nawrocki工程技术学院副教授和博士。候选人JinshengFan使用带有电晕电极设置的熔融沉积建模3D打印机成功打印了PVdf力传感器。

Nawrocki说：“压电活动，以皮库仑每牛顿或pC/N为单位，是根据压电输出电压计算出来的。”“EPAM打印的PVdF薄膜的平均压电活性为47.76pC/N，大约是未极化3D打印薄膜的五倍，为9.0pC/N。未极化3D打印的PVdF薄膜的压电活性表明3D打印在没有电场不会导致偶极子对齐。”