3Dプリントバイオニックオンラインインテリジェントモニタリングテクノロジー

3Dプリントバイオニックオンラインインテリジェントモニタリングテクノロジー
寄稿者: 趙洪璋、陸中良

主要設備のサービス状況をオンラインで監視することは、安全な生産を確保するための重要な技術の 1 つです。しかし、機器の状態データを感知して取得するための高性能センサーが、この分野の発展を制限するボトルネックとなっています。しかし、従来のひずみセンサーは、複雑な環境、高い信頼性、複数のデータ融合の要件を満たすのが難しいため、現在のプロジェクトでは、一般的に通常のオフライン検出方法を使用して機器の健全性状態を取得し、機器の安全状態に関するリアルタイムで迅速な意思決定をまだ実現できません。電子皮膚は、医療モニタリング、ヒューマンマシンインターフェース、ソフトロボットの重要なプラットフォームとして、広く研究されてきました。しかし、高コストで複雑なプロセスを必要とせずに、フレキシブル基板上にパターン化された活性材料をマスクレスで形成することは、電子皮膚の開発にとって依然として大きな課題です。

華東理工大学機械動力工学部のXuan Fuzhen教授は、レーザー直接書き込み(LDW)技術によりフレキシブル基板をセンシング材料に直接変換し、SiCベースの歪みセンサーアレイを作成することに成功しました。この革新は、レーザーの局所加熱効果を利用してフレキシブル基板をセンシング材料に直接変換し、同時にレーザー直接書き込みパスプランニングと組み合わせてSiCベースのセンサーアレイを作成することにあります。この方法は、既存の半導体プロセスと比較して、準備プロセスが簡単で、コストが低く、フレキシブル基板との互換性があるという特徴があります。


図 1 成形原理と成形サンプル フレキシブル基板上への活性材料の直接合成技術は、LDW によるシロキサンの SiC への変換の恩恵を受けています。レーザー出力 0.8 W、スキャン速度 1.25 mm/s で形成された SiC センサー デバイスの最大感度は約 2.47×105 です。人間の皮膚に装着すると、外部からの刺激や体の健康状態を監視できます。電子皮膚への潜在的な応用は、3×3 SiC 触覚センサーアレイを備えた LDW デバイスを通じてさらに実証されています。


図2 オンラインモニタリング実験 参考文献:
Gao Y、Li Q、Wu R、他「電子スキンに向けたエラストマー上への超高感度SiCベースひずみセンサーアレイのレーザー直接書き込み[J]」。Advanced Functional Materials、2019:1806786。

寄稿者: 趙宏璋、陸中良 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

医学

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