1.1.3 3D打印DE
傳統DE作動器是在介電彈性膜狀材料上下表面涂上柔性電極構成三明治結構。當施加了電壓U,DE材料的上下表面由于極化積累了正負電荷±Q,正負電荷相互吸引產生靜電庫侖力,從而在厚度方向上壓縮材料而使其厚度變小,平面面積擴張。傳統制備方法制備出的DE材料大多為薄膜狀,難以制備任意復雜性狀的DE材料結構。
Rossiter等在2009年首次提出3D打印DE材料,該課題組將光固化聚丙烯酸材料作為DE材料的集體膜材料,利用紫外光固(Stereolithog-raphy)3D打印技術,采用雙噴頭紫外光固化3D打印機,一個噴頭逐層打印固化支撐結構,另一個噴頭逐點累加噴射液體聚丙烯酸材料,通過紫外光照射固化成型,逐層固化形成三維聚丙烯酸基體材料(圖3),之后將支撐去除,在紫外光固化成型的聚丙烯酸基體材料表面涂抹柔性電極材料,形成DE材料。

Landgraf等在2013年提出用Aerosol jet printing(噴霧打印)3D打印技術制造DE材料,基體材料采用硅膠材料,電極材料采用硅膠與碳納米管混合物,通過逐層固化電極-基體-電極的方式實現三明治結構DE材料的3D打印。該課題組利用超聲波或者氣壓將硅膠液體轉變為噴霧狀,之后通過噴頭將硅膠噴霧噴射到工作平臺表面實現硅膠的打印。由于選用的硅膠是雙組份混合固化,問了防止雙組份硅膠在噴頭內固化堵塞噴頭,該課題組設計了雙噴頭打印裝置,通過兩個噴頭分別將硅膠兩個組份以噴霧形式打印,兩個組分在接觸之后固化,這樣逐點累加固化實現三維結構DE材料的3D打印制造。

R.Shepherd和S.Robinson在2013年提出了用紫外光固化硅膠3D打印技術制造DE材料,基體材料采用可紫外光固化的硅膠材料,電極材料
采用混有炭黑等導電顆粒的水凝膠,通過改變硅膠的粘度來增強硅膠的可打印性,采用3D打印技術逐層固化實現三維結構DE材料。由于3D打印制備出的DE材料未經過預拉伸,采用該方法制備出的DE材料變形較小,但是這種方法使制造復雜性狀DE智能材料結構成為可能。
A.Creegan和I.Anderson在2014年提出采用雙材料紫外光固化3D打印技術對DE基體材料和DE電極材料進行同時打印,紫外光固化3D打印技術是通過紫外光束在液體樹脂材料表面移動逐點累加固化實現三維實體打印,該課題組提出通過交替固化兩種液體樹脂材料A和B實現AB雙材料紫外光3D打印技術(圖5)。

DE材料的3D打印技術目前仍處于初步研究發展階段,盡管目前通過3D打印技術制備出的DE材料性能與傳統方法制備出的DE材料還有差距,但是DE材料3D打印技術使今后制造任意復雜三維DE智能材料結構成為了可能,解決了傳統制備方法無法制備復雜性狀DE材料的難題。
未完待續;
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