柔性電子是指將傳統(tǒng)電子的基層或?qū)щ姴牧线M(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)后的電路或電子器件,因其良好的可延展性、適應(yīng)性和便攜性等諸多優(yōu)點(diǎn),近年來發(fā)展迅猛,已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。鎵銦合金,室溫下呈現(xiàn)液態(tài),無毒,具有優(yōu)異的流動(dòng)性能和導(dǎo)電性能,是柔性電子中應(yīng)用最為廣泛的一類導(dǎo)電功能材料。但是鎵銦合金表面張力大,易聚集成球,使得其打印性能較差。本論文提出一種3D同軸打印制造柔性電子器件的新方法,柔性基材通過同軸打印噴頭將液態(tài)金屬包裹打印形成柔性導(dǎo)線,并利用3D打印機(jī)將柔性導(dǎo)線打印制造柔性器件,從而克服鎵銦合金直接打印過程集聚的問題。本論文的主要研究內(nèi)容如下:1)搭建了基于3D同軸打印方法的柔性電子制造平臺(tái)。根據(jù)工藝需求設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)模塊、擠出模塊、同軸打印噴頭和工作臺(tái),并對(duì)開源固件進(jìn)行修改以適應(yīng)打印需求。2)完成液態(tài)金屬的打印工藝性能研究。分別研究了柔性基材料與液態(tài)金屬的浸潤性,柔性基材的表面微觀形態(tài)以及材料擠出速度對(duì)打印效果的影響,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出相應(yīng)的材料選擇標(biāo)準(zhǔn)和打印參數(shù)區(qū)間。3)首次制造了 一款柔性電感傳感器。分析了該傳感器的優(yōu)勢并介紹其打印方法。推導(dǎo)了該傳感器在不同物理變化過程中的傳感機(jī)理公式,搭建了綜合靜態(tài)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)并開發(fā)了基于LabView的綜合數(shù)據(jù)采集分析軟件對(duì)傳感器靜態(tài)性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。4)演示了柔性傳感器在位姿檢測中的應(yīng)用,并探索了 3D同軸打印制造方法在其它方面的應(yīng)用,展示了本方法在生物醫(yī)療、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34;TP391.73
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文?第１“綠色”柔性電子紙［１４］等產(chǎn)品，薄膜傳感器［１５’１６］、電容傳感器［ｎ＿２１］動(dòng)作檢測傳感器［２２－２８］、柔性電路［２９－３２］以及各式其它產(chǎn)品［３３－３５］在實(shí)驗(yàn)ＷｕＪ，和Ｙｕａｎ?Ｃ團(tuán)隊(duì)在２０１６年還嘗試?yán)萌嵝噪娮幼陨砘鶎硬牧闲滦陀洃浐辖穑郏常叮�，這些產(chǎn)品正在信息、能源、航空及醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮的作用［３７＿３９］。??

?＿?０?Ｓ?ｍｍ?？？—?５００?ｉｉ？ｎ??圖１．２結(jié)構(gòu)性柔性電子（Ａ）示意圖（Ｂ）產(chǎn)品??第三種，硬薄膜屈曲結(jié)構(gòu)［８］。將硅等材料制作成薄膜狀附著在彈性底層材料??上，通過轉(zhuǎn)印技術(shù)使薄膜片產(chǎn)生周期性的波浪變形產(chǎn)生一定的柔性，其示意圖如??圖１．３所示［４８＼美國伊利諾伊大學(xué)的ＪＡ．Ｒｏｇｅｒｓ和西北大學(xué)的Ｙ．ｈｕａｎｇ教授的研??究團(tuán)隊(duì)［４９＿５〇］曾提出一種基于此類方法的轉(zhuǎn)印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)柔性電子的集成，實(shí)驗(yàn)最??終將電路廣泛集成于曲面上，從而證明了此方法的有效性。此類方法在效率、實(shí)??用性及可操作性上均有較大的現(xiàn)實(shí)意義，至今仍有較為廣泛的應(yīng)用前景。??鼉＿議??ｊｊｆｆｊｇ——Ｔ：－?．?７Ｖ°Ｌｍ?ｎ：：??圖１．３硬薄膜屈曲結(jié)構(gòu)（Ａ）可拉伸納米帶（Ｂ）可拉伸納米薄膜（Ｃ）非共面網(wǎng)格狀的�。樱槠�??第四種，基于３Ｄ打印的柔性電子。基于３Ｄ打印技術(shù)的柔性電子制造技術(shù)是??近幾年發(fā)展迅猛的一類柔性電子制造方法。其一般采用彈性材料作為基層，將液??態(tài)導(dǎo)電功能材料通過各種方法附著或者填埋于柔性基材中形成柔性電子。部分柔??性電子需要經(jīng)過封裝處理

硬薄膜屈曲結(jié)構(gòu)［８］。將硅等材料制作成薄膜狀附著在彈性底層材料??上，通過轉(zhuǎn)印技術(shù)使薄膜片產(chǎn)生周期性的波浪變形產(chǎn)生一定的柔性，其示意圖如??圖１．３所示［４８＼美國伊利諾伊大學(xué)的ＪＡ．Ｒｏｇｅｒｓ和西北大學(xué)的Ｙ．ｈｕａｎｇ教授的研??究團(tuán)隊(duì)［４９＿５〇］曾提出一種基于此類方法的轉(zhuǎn)印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)柔性電子的集成，實(shí)驗(yàn)最??終將電路廣泛集成于曲面上，從而證明了此方法的有效性。此類方法在效率、實(shí)??用性及可操作性上均有較大的現(xiàn)實(shí)意義，至今仍有較為廣泛的應(yīng)用前景。??鼉＿議??ｊｊｆｆｊｇ——Ｔ：－?．?７Ｖ°Ｌｍ?ｎ：：??圖１．３硬薄膜屈曲結(jié)構(gòu)（Ａ）可拉伸納米帶（Ｂ）可拉伸納米薄膜（Ｃ）非共面網(wǎng)格狀的�。樱槠�??第四種，基于３Ｄ打印的柔性電子�；冢常拇蛴〖夹g(shù)的柔性電子制造技術(shù)是??近幾年發(fā)展迅猛的一類柔性電子制造方法。其一般采用彈性材料作為基層，將液??態(tài)導(dǎo)電功能材料通過各種方法附著或者填埋于柔性基材中形成柔性電子。部分柔??性電子需要經(jīng)過封裝處理，最終形成基層材料與導(dǎo)電材料均具延展性的電子元器??件或者電子電路。??隨著全球范圍對(duì)３Ｄ打印技術(shù)的深入研究，基于３Ｄ打印的柔性電子制造方法??已經(jīng)成為了該領(lǐng)域最為重要的一個(gè)研究方向
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883704