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Engenheiros desenvolvem método de impressão 3D de material piezoelétrico

Engenheiros desenvolvem método de impressão 3D de material piezoelétrico


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Os materiais piezoelétricos são pequenas maravilhas da engenharia que podem ser encontradas em tudo, desde nossos telefones a cartões musicais, devido à sua capacidade de gerar uma carga elétrica em resposta ao estresse mecânico aplicado. No entanto, eles têm suas limitações.

Os materiais altamente úteis e populares vêm em apenas algumas formas definidas. Além disso, eles consistem em cristal quebradiço e cerâmica que precisam de uma sala limpa para serem fabricados.

Agora, graças a uma nova técnica da Virginia Tech, o material poderá ser impresso em 3D de maneiras que não os restringirão por formato ou tamanho.

Desenhado livremente

"Materiais piezoelétricos convertem deformação e estresse em cargas elétricas", explicou Xiaoyu 'Rayne' Zheng, professor assistente de engenharia mecânica na Faculdade de Engenharia e membro do Instituto de Inovação de Macromoléculas.

"Desenvolvemos um método de projeto e uma plataforma de impressão para projetar livremente a sensibilidade e os modos operacionais de materiais piezoelétricos."

"Ao programar a topologia ativa 3D, você pode alcançar praticamente qualquer combinação de coeficientes piezoelétricos dentro de um material e usá-los como transdutores e sensores que não são apenas flexíveis e fortes, mas também respondem à pressão, vibrações e impactos por meio de sinais elétricos que diga a localização, magnitude e direção dos impactos em qualquer localização desses materiais. "

A equipe de Zheng projetou um conjunto de topologias imprimíveis em 3D que permitem que o material gere movimento de carga elétrica em resposta às forças e vibrações de qualquer direção. Ao contrário dos piezoelétricos anteriores, onde a carga elétrica era determinada por cristais intrínsecos, o novo método permite que os usuários prescrevam as respostas de tensão a serem ampliadas, revertidas ou suprimidas em qualquer direção.

A equipe de Zheng conseguiu isso produzindo substitutos para os cristais intrínsecos que os imitam, permitindo que a orientação da rede seja alterada.

"Sintetizamos uma classe de tintas piezoelétricas altamente sensíveis que podem ser esculpidas em características tridimensionais complexas com luz ultravioleta. As tintas contêm nanocristais piezoelétricos altamente concentrados ligados a géis sensíveis a UV, que formam uma solução - uma mistura leitosa como o cristal derretido - que imprimimos com uma impressora 3D digital leve de alta resolução ", disse Zheng.

"Podemos adaptar a arquitetura para torná-los mais flexíveis e usá-los, por exemplo, como dispositivos de captação de energia, envolvendo-os em torno de qualquer curvatura arbitrária", disse Zheng. "Podemos torná-los espessos e leves, rígidos ou com absorção de energia."

Sensibilidades 5 vezes maiores

Os materiais resultantes também têm sensibilidades 5 vezes maiores do que os polímeros piezoelétricos flexíveis, permitindo que sejam produzidos em uma escala que varia de uma fina folha de gaze a um bloco resistente.

“Temos uma equipe que os transforma em dispositivos vestíveis, como anéis, palmilhas e os encaixando em uma luva de boxe, onde seremos capazes de registrar as forças de impacto e monitorar a saúde do usuário”, disse Zheng.

"A capacidade de atingir as propriedades mecânicas, elétricas e térmicas desejadas reduzirá significativamente o tempo e o esforço necessários para desenvolver materiais práticos", disse Shashank Priya, vice-presidente associado de pesquisa da Penn State e ex-professor de engenharia mecânica da Virginia Tech.


Assista o vídeo: DÁ PARA FAZER? Filamento Flexível em Impressora 3D Ender 3.. e mais dúvidas! OSWALDO RESPONDE #8 (Julho 2022).


Comentários:

  1. Whitmoor

    Peço desculpas, mas acho que você está errado. Escreva para mim em PM, nós lidaremos com isso.

  2. Nabei

    acho essa frase genial

  3. Kazrashura

    Eu acredito que você estava errado. Eu sou capaz de provar isso.

  4. Harmen

    Resposta atempada

  5. Pepin

    Eu sou muito grato a você. Enorme obrigado.



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