SUSTechの新しい導電性イオンゲルは、3Dプリント性と機械的特性を犠牲にすることなく高い導電性を実現

SUSTechの新しい導電性イオンゲルは、3Dプリント性と機械的特性を犠牲にすることなく高い導電性を実現
この投稿は Bingdunxiong によって 2025-1-12 18:15 に最後に編集されました

2025年1月12日、南極熊は、南方科技大学機械エネルギー工学部の葛奇教授率いる研究チームが、3Dプリント性と機械的特性を犠牲にすることなく高い導電性を実現できる二重連続ナノ構造のUV硬化イオンゲルの開発に成功したことを知りました。この画期的な研究結果は、国際的に有名な学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されました。

△華南理工大学の研究者らは、材料の3Dプリント性能と機械的特性を犠牲にすることなく、高い導電性を実現した。3Dプリント技術の分野では、優れた導電性を持つ材料の開発が常に重要な課題となっている。華南理工大学の研究チームは、二連続イオンゲルを調製するために光重合誘起ミクロ相分離戦略を提案した。これらのイオンゲルは、架橋ポリマー骨格と織り交ぜられた導電性ナノチャネルで構成されています。二連続構造は、イオン輸送のための秩序立った連続チャネルを提供します。このアプローチにより、印刷性や機械的特性を犠牲にすることなく、イオンゲルに高い導電性が付与されます。開発されたイオンゲルは、高いイオン伝導率(3 S·m-1以上)、高い伸縮性(1500%以上)、低いヒステリシス(50%ひずみで0.4%)、および広い温度範囲(-72〜250℃)にわたる熱安定性を示します。

△関連研究タイトルは「高性能3Dプリント静電容量センサーのための高導電性・伸縮性ナノ構造イオンゲル」(ポータル)
二連続ナノ構造イオンゲルにより高性能3Dプリント静電容量センサーを実現

二連続ナノ構造イオンゲルは、粘度が低く光反応性が高いため、DLP 3D 印刷に適しており、非常に複雑な形状を高解像度で印刷できます。さらに、イオンゲルを含む 3D プリント構造は、広い温度範囲にわたって優れた変形性と電気伝導性を示しました。下の図 g と h に示すように、3D プリントされた 8 重トラス構造は、100°C と -30°C の極端な温度条件下でも大きな変形性を示します。同時に、8重トラス構造の電気伝導性はこれらの温度条件下でも安定したままです。

二連続ナノ構造イオンゲルの高い印刷性により、複雑な形状の製造が可能になるだけでなく、EDL 静電容量センサーの静電容量性能をさらに向上させることもできます。研究者らは、CSNイオンゲル層と金属ベースの電極間の接触プロセスを変更することで、EDL容量センサー用に勾配高さを持つ半球形構造を印刷し、センサーの感度を大幅に向上させ、圧力応答の線形範囲を広げました。

△3Dプリンティング技術を用いてCSNイオンゲルを3Dプリントして製造されたEDL静電容量センサーは、高感度、高直線性、高速動的応答、優れたサイクル安定性、広い動作温度範囲など、優れたセンシング性能を備えています。これらのセンサーをロボットグリッパーに統合すると、-30°C ~ 150°C の広い温度範囲で把持信号を効果的に感知し、さまざまな物体を把持するときにさまざまな固有の信号の組み合わせを収集できます。さらに、研究者らは、リアルタイムの高解像度圧力マッピング用に 4×4 の印刷センサーアレイを製作しました。

△CSNイオンゲルを使用して3Dプリントされた静電容量センサーの感知性能これらの特性により、新しいイオンゲルは高性能3Dプリント静電容量センサーに非常に適しています。この研究は、3D プリント センサーの製造に新しい材料オプションを提供するだけでなく、高い導電性と機械的安定性を必要とする他のアプリケーションにも新たな可能性をもたらします。

この研究の第一著者は、南方科技大学機械エネルギー工学科の博士課程学生であるHe Xiangnan氏であり、責任著者はGe Qi教授です。









導電性、凝縮、センサー、ナノ

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