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近日，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)電控制與物流裝備研究所胡松濤副教授課題組在Nano Energy上發(fā)表題為“Position sensing of jetting droplets enabled by triboelectric nanogenerators”的論文，將固液摩擦電傳感引入噴墨打印領(lǐng)域，提出了微滴噴射的沉積定位測(cè)量方法。機(jī)電控制與物流裝備研究所碩士生丁璽佳為論文第一作者，胡松濤副教授、中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛研究員為共同通訊作者，史熙教授、彭志科教授、寧夏大學(xué)張波教授為合作者。
噴墨打印在圖文印刷、增材制造、生物醫(yī)學(xué)、柔性電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而液滴沉積位置顯著影響打印精度與可靠性，需要快速、精準(zhǔn)的測(cè)量。現(xiàn)有打印設(shè)備大多通過(guò)光學(xué)手段進(jìn)行測(cè)量，存在價(jià)格高昂、體積大、結(jié)構(gòu)遮擋、光干擾等問(wèn)題，而摩擦納米發(fā)電機(jī)利用麥克斯韋位移電流實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化，不但可以作為轉(zhuǎn)能器件應(yīng)用于經(jīng)典的能量采集場(chǎng)合，同時(shí)可以作為傳感器件，其自驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)為生物體與機(jī)械裝備健康監(jiān)測(cè)提供了自傳感新途徑。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種用于噴射微滴沉積定位的固液摩擦電測(cè)量方法，由多個(gè)單電極摩擦電單元構(gòu)成自傳感陣列，基于摩擦電輸出的和與比值實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴射微滴的沉積定位。研究通過(guò)建立等效電容組假設(shè)，從電信號(hào)與固液接觸面積關(guān)系的角度，闡釋了原理機(jī)制，并將固液摩擦電傳感技術(shù)引入噴墨打印領(lǐng)域，為微滴噴射實(shí)驗(yàn)測(cè)試提供了電學(xué)途徑，在增材制造等智能裝備的原位監(jiān)測(cè)中具有應(yīng)用潛力。
研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目/面上項(xiàng)目、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108289
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