使用优化ZnO聚合物纳米复合材料为基础的3D打印晶格结构进行能源采集

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 可3D打印的聚合物为压电结构提供了潜力.
• 优化纳米复合材料配方和3D打印对于复杂的几何结构至关重要.
• 增材制造需要针对可加工性和性能量身定制的材料特性.

研究的目的:

• 优化3D打印可用于复杂几何形状的压电复合材料配方,使用增材制造.
• 研究氧化物 (ZnO) 纳米材料加载对可打印性和压电性能的影响.
• 为了评估与固体结构相比,制造的格子结构的压电性能.

主要方法:

• 氧化 (ZnO) 纳米材料的水热合成.
• 在3D打印可用的柔性树脂中优化ZnO加载,以实现界面粘附和可打印性.
• 使用增材制造方法制造格子结构.
• 在不同力下的压电反应的表征.

主要成果:

• 在3D打印的柔性树脂中优化了ZnO加载,增强了接口粘附和可打印性.
• 与固体结构相比,格子结构表现出更好的压电反应.
• 使用10%重量% ZnO 的格子结构表明,随着施加的力,线性电压增加.
• 最大功率密度达到0.065μW/cm2 在12N下1Hz.
• 一个峰值到峰值电压大约3V是在脚跟罢工时产生的.

结论:

• 可进行3D打印的优化压电复合材料配方使复杂几何形状的制造具有高可打印性.
• 格子结构设计显著提高了压电性能.
• 这项研究提出了一种可行的方法,用于开发高效的压电能量收割机,使用增材制造.