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航空研究的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是開發(fā)高精度的原位傳感器，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)。薄膜傳感器由于重量輕、非侵入性、易彎曲和可靠性，被廣泛用于航空領(lǐng)域。磁致伸縮材料（MsM）是具有電磁能/機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換功能的材料。由于它們能量密度高、耦合系數(shù)大，具有傳感和驅(qū)動(dòng)功能，因而作為智能材料或相應(yīng)器件在智能材料領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

目前，通過沉積和光刻技術(shù)制造的MsM具有成本高和易產(chǎn)生廢物的局限性，所以有必要開發(fā)一種性價(jià)比高的制造方法。我們將制得的油墨經(jīng)過噴墨打印、干燥和燒結(jié)后，得到具有理想幾何形狀的緊湊可靠MsM鈷鐵氧體薄膜（圖1）。而制備薄膜的關(guān)鍵在于MsM納米粒子墨水的有效分散。但由于納米粒子具有高的表面能，極易團(tuán)聚，采用攪拌機(jī)等設(shè)備沒法解決納米粒子的分散。所以我們采用TRILOS三輥機(jī)來分散MsM油墨。

圖1  MsM鈷鐵氧體薄膜（包括油墨）的制造工藝

加工設(shè)備： TRILOS TR80A電子控制型三輥機(jī) 氧化鋯輥筒+合金鋼刮刀

TRILOS TR80A型三輥機(jī)為實(shí)驗(yàn)室型三輥機(jī)的中間型號(hào)。其最低0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶從實(shí)驗(yàn)室測試到中小規(guī)模試產(chǎn)的跨越銜接問題。高度創(chuàng)意化的設(shè)計(jì)令設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊小巧，可便于安置在實(shí)驗(yàn)室桌面使用。極富親和力的人機(jī)界面由全觸控工業(yè)控制屏來實(shí)現(xiàn)。獨(dú)特的在線間隙修正和配方菜單功能使設(shè)備使用操作更為輕松，令用戶不再面對冰冷的設(shè)備，而是以交互式的操作方式來進(jìn)行控制。

MsM油墨的制備

將2.335g鈷鐵氧體納米顆粒加入10ml的α-松脂醇，并加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分散劑。交變超聲處理并渦旋混合油墨2小時(shí)。然后，將油墨在高剪切混合器中處理15分鐘（9000rpm）。如果將制得的油墨直接打印，1-2小時(shí)后噴嘴會(huì)發(fā)生堵塞。所以我們用TRILOS TR80A三輥機(jī)（圖2），將剪切混合后的油墨分散，得到的油墨具有很好的均勻性。

圖2  TRILOS TR80A型三輥機(jī)分散MsM油墨

未使用三輥機(jī)分散的打印樣品如圖3（a）所示，且經(jīng)過大約1-2小時(shí)后，打印機(jī)噴嘴會(huì)發(fā)生堵塞。采用TRILOS三輥機(jī)分散油墨，打印后的樣品如圖3（b）所示。圖3（b）顯示油墨具有更高濃度的鈷鐵氧體納米粒子。三輥研磨改善了油墨的均勻性，并實(shí)現(xiàn)了更好的打印分辨率，而且打印機(jī)墨水均勻流動(dòng)而不堵塞。

圖3  MsM鈷鐵氧體油墨打印的演變圖

TRILOS公司介紹

TRILOS（泰洛思）是精密設(shè)備制造商，視客戶滿意為終極目標(biāo)，力求將的工藝技術(shù)結(jié)合客戶的需求，設(shè)計(jì)出貼近客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

泰洛思正在積極開拓市場，把優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品分享給使用者。目前產(chǎn)品已經(jīng)在美國、中國、歐洲、韓國、日本和臺(tái)灣等地區(qū)擁有眾多客戶。

TRILOS三輥機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

① TRILOS 三輥機(jī)采用一次循環(huán)，有可能完全實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的均質(zhì)化與分散，減少顆粒尺寸， 打破團(tuán)聚粒子。其結(jié)果是均質(zhì)化的漿料，可為物料的進(jìn)一步加工打下基礎(chǔ)。

② 可用觸摸屏實(shí)現(xiàn)每個(gè)輥間距離調(diào)節(jié)，確保輥?zhàn)悠叫卸?。彈性張緊的刮刀插口確保刮刀恒壓，在操作過程中不需要重新調(diào)節(jié)。

③ 不同材質(zhì)的輥?zhàn)佣伎梢允褂?，輥?zhàn)蛹肮蔚恫馁|(zhì)的選擇-從不銹鋼到氧化鋁，碳化硅及氧化鋯-滿足各種不同需要。

④ 三輥機(jī)上的安全裝置確保操作人員的安全，機(jī)器可簡易而及其快速的清洗。

     ⑤ TRILOS 的物聯(lián)網(wǎng)、智能化三輥機(jī)解決方案，解決了客戶在使用中遇到的數(shù)據(jù)無法量化分析，數(shù)據(jù)丟失，設(shè)備互相獨(dú)立，無法聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理和控制等等方面的問題。讓客戶可以對設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對員工進(jìn)行權(quán)限分配和管理，設(shè)備運(yùn)行過程保持全程記錄和備份，利于加工過程參數(shù)的研究和設(shè)計(jì)開發(fā)。此外，智能物聯(lián)平臺(tái)還可以接入混料機(jī)、三輥機(jī)、上料機(jī)、均質(zhì)機(jī)等設(shè)備平臺(tái)，同時(shí)可以接入在線粘度計(jì)、在線粒度儀、在線近紅外分析儀等儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

上海人和科學(xué)儀器有限公司

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