氣溶膠3D列印多孔薄膜：顯著提升應變儀靈敏度和耐熱性

南極熊2018年1月15日訊/卡耐基梅隆大學（CMU）、德克薩斯州埃爾帕索大學，以及華盛頓州立大學的研究人員近日合作利用3D列印技術將應變儀的靈敏度提升到了前所未有的水平。

應變儀一般又稱作電阻應變儀，被廣泛用於材料的力學性能檢測。實際使用時，它會被貼在物體表面。一旦受到力的作用，其中的電阻便會改變。而通過測量這種改變就能計算出應變值的大小。

應變儀通常由固體材料製成，並且有一個性能方面的通用標準 — 泊松比（材料在單向受拉或受壓時，橫向正應變與軸向正應變的絕對值的比值，也叫橫向變形係數，是反映材料橫向變形的彈性常數），而它就代表了應變儀的最大靈敏度。固體材料的最大泊松比約為0.5。但利氣溶膠噴射3D列印方法，CMU團隊創建出了一種新的多孔膜結構，具有更高的泊松比。

氣溶膠3D列印通過數字控制空氣動力學聚焦，精確地將電子墨水沉積到基礎材料上。通過納米顆粒的受控燒結，整個過程可以確定固體結構的確切孔隙度。這幫助CMU團隊成功優化了在應變儀中使用的薄膜的結構收縮量。而這個量越大，應變儀的靈敏度就會越高。

「得益於薄膜的高孔隙率，我們實現了有效值高達0.7的泊松比。這就意味著對於一個給定的薄膜，我們可以實現高出40％的橫向收縮量。而這就能有效提高應變儀的靈敏度。「CMU機械工程抓野副教授Rahul Panat表示。

值得一提的是，這項研究還成功改善了應變儀的耐高溫性 — 採用傳統結構的應變儀很容易受熱變形導致測量錯誤，但新的3D列印應變儀就不會有這樣的問題。這無疑就進一步擴大它們的潛在應用範圍。

真正的3D列印應變儀

「材料天然就會因受熱而膨脹，但我們的這種3D列印多孔薄膜情況就要好得多，」Panat屆時說，「所以，採用它的應變儀在高溫環境中的出錯幾率會大大降低。」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！