Summary
यह काम एक स्ट्रेन माप सेंसर प्रस्तुत करता है जिसमें एक प्रवर्धन तंत्र और एक बेहतर 3 डी प्रिंटर का उपयोग करके निर्मित पॉलीडिमिथाइलसिलिऑक्सेन माइक्रोस्कोप शामिल है।
Abstract
एक पारंपरिक तनाव माप सेंसर को विद्युतीकृत करने की आवश्यकता है और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए अतिसंवेदनशील है। एक पारंपरिक तनाव गेज ऑपरेशन में एनालॉग विद्युत संकेत में उतार-चढ़ाव को हल करने के लिए, यहां एक नया तनाव माप विधि प्रस्तुत की जाती है। यह तंत्र के सूचक विस्थापन के परिवर्तन को बढ़ाना द्वारा तनाव परिवर्तन प्रदर्शित करने के लिए एक फोटो तकनीक का उपयोग करता है। छवियों को कैप्चर करने के लिए माइक्रोस्कोप के रूप में कार्य करने वाले लेंस समूह को उत्पन्न करने के लिए एक स्मार्टफोन कैमरे में 7.16 मिमी की फोकल लंबाई वाला एक दृश्य पॉलीडिमेथिलसिलिक्साने (पीडीएम) लेंस जोड़ा गया था। इसकी बराबर फोकल लंबाई 5.74 मिमी थी। एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टीरिन (एबीएस) और नायलॉन एम्पलीफायर्स का उपयोग सेंसर प्रदर्शन पर विभिन्न सामग्रियों के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए किया गया था। एम्पलीफायर और पीडीएम लेंस का उत्पादन बेहतर 3डी प्रिंटिंग तकनीक पर आधारित है। प्राप्त आंकड़ों की तुलना परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) के परिणामों से की गई ताकि उनकी वैधता को सत्यापित किया जा सके । एबीएस एम्पलीफायर की संवेदनशीलता 36.03 ± 1.34 με/μm थी, और नायलॉन एम्पलीफायर की संवेदनशीलता 36.55 ± 0.53 με/μm थी।
Introduction
आधुनिक उद्योग में प्रकाश लेकिन मजबूत सामग्री प्राप्त करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। 1,2के उपयोग के दौरान तनाव, दबाव, टोरसीन और झुकने वाले कंपन के अधीन होने पर सामग्री के गुण प्रभावित होते हैं। इस प्रकार, सामग्री के तनाव माप उनके स्थायित्व और समस्या निवारण उपयोग का विश्लेषण करने के लिए महत्वपूर्ण है। इस तरह के माप इंजीनियरों को सामग्री के स्थायित्व और उत्पादन समस्याओं का निवारण करने में सक्षम बनाता है। उद्योग में सबसे आम तनाव माप विधि तनाव सेंसर3का उपयोग करता है । पारंपरिक पन्नी सेंसर ों का व्यापक रूप से उपयोग उनकी कम लागत और अच्छी विश्वसनीयता के कारण किया जाता है। वे विद्युत संकेतों में परिवर्तन को मापते हैं और उन्हें विभिन्न आउटपुट संकेतों में परिवर्तितकरतेहैं 5,6. हालांकि, यह विधि मापा वस्तु में तनाव प्रोफ़ाइल का विवरण छोड़ देता है और एनालॉग संकेतों के साथ कंपन विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से शोर करने के लिए अतिसंवेदनशील है। इंजीनियरिंग में सटीक, अत्यधिक दोहराने योग्य और आसान सामग्री तनाव माप विधियों का विकास महत्वपूर्ण है। इस प्रकार अन्य तरीकों का अध्ययन किया जा रहा है।
हाल के वर्षों में नैनोमैटेरियल्स ने जांचकर्ताओं से काफी दिलचस्पी खींची है । छोटी वस्तुओं पर तनाव को मापनेके लिए, ओसबोर्न एट अल7,8 ने इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर (ईबीएसडी) का उपयोग करके 3डी नैनोमैटेरियल्स के तनाव को मापने के लिए एक विधि का प्रस्ताव रखा। आणविक गतिशीलता का उपयोग करते हुए, लीना एट अल9 ने ग्राफीन के इंटरलेयर घर्षण स्ट्रेन इंजीनियरिंग की जांच की। रेले बैकस्कैटर स्पेक्ट्रोस्कोपी (आरबीएस) का उपयोग करके वितरित ऑप्टिकल फाइबर स्ट्रेन मापका गया है, जिसका उपयोग गलती का पता लगाने में और उनके उच्च स्थानिक संकल्प और संवेदनशीलता10के कारण ऑप्टिकल उपकरणों के मूल्यांकन के लिए किया गया है। झंझरी फाइबर ऑप्टिक (FBG)11,12 वितरित तनाव सेंसर व्यापक रूप से तापमान और तनाव के प्रति उनकी संवेदनशीलता के लिए उच्च सटीक तनाव माप13 के लिए इस्तेमाल किया गया है । राल इंजेक्शन के बाद इलाज के कारण तनाव परिवर्तन ों की निगरानी के लिए, सांचेज एट अल14 एक फाइबरऑप्टिक सेंसर को एपॉक्सी कार्बन फाइबर प्लेट में एम्बेडेड करते हैं और पूर्ण तनाव प्रक्रिया को मापा जाता है। अंतर हस्तक्षेप कंट्रास्ट (डीआईसी) क्षेत्र विरूपण15,16,17 की एक शक्तिशाली माप विधि है जिसका व्यापक रूप सेउपयोग 18किया जाता है। एकत्र छवियों में मापा सतह ग्रे स्तर के परिवर्तनों की तुलना करके, विरूपण का विश्लेषण किया जाता है, और तनाव की गणना की जाती है। झांग एट अल19 एक विधि है कि प्रबलित कणों और डीआईसी छवियों की शुरूआत पर निर्भर करता है पारंपरिक डीआईसी से विकसित करने का प्रस्ताव रखा । वोगेल और ली20 ने स्वचालित दो-दृश्य विधि का उपयोग करके तनाव मूल्यों की गणना की। हाल के वर्षों में, इसने कण-प्रबलित कंपोजिट में एक साथ माइक्रोस्ट्रक्चर अवलोकन और तनाव माप को सक्षम किया। पारंपरिक तनाव सेंसर केवल प्रभावी ढंग से एक दिशा में तनाव को मापने। Zymelka एट अल21 एक सर्वदिशात्मक लचीला तनाव सेंसर है कि सेंसर प्रतिरोध में परिवर्तन का पता लगाने के द्वारा एक पारंपरिक तनाव गेज विधि में सुधार का प्रस्ताव किया । जैविक या रासायनिक पदार्थों का उपयोग करके तनाव को मापना भी संभव है। उदाहरण के लिए, आयनिक चालक हाइड्रोगेल उनके अच्छे तन्य गुणों और उच्च संवेदनशीलता22,23के कारण तनाव/स्पर्श सेंसरों का एक प्रभावी विकल्प है। ग्राफीन और इसके कंपोजिट में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं और यह24,25,26के साथ एक उच्च वाहक गतिशीलता प्रदान करता है । नतीजतन, ग्राफीन आधारित तनाव सेंसर व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक त्वचा स्वास्थ्य निगरानी, पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स, और अन्य क्षेत्रोंमें 27,28का उपयोग किया गया है।
इस काम में, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएम) माइक्रोस्कोप और प्रवर्धन प्रणाली का उपयोग करके एक वैचारिक तनाव माप प्रस्तुत किया जाता है। डिवाइस एक पारंपरिक तनाव गेज से अलग है क्योंकि यह तारों या बिजली के कनेक्शन की आवश्यकता नहीं है । इसके अलावा विस्थापन सीधे देखा जा सकता है। प्रवर्धन तंत्र को परीक्षण ित वस्तु पर किसी भी स्थान पर रखा जा सकता है, जो माप की पुनरावृत्ति को बहुत बढ़ाता है। इस अध्ययन में 3डी प्रिंटिंग तकनीक से एक सेंसर और स्ट्रेन एम्पलीफायर बनाया गया था। हमने अपनी आवश्यकताओं के लिए अपनी दक्षता बढ़ाने के लिए सबसे पहले 3डी प्रिंटर में सुधार किया। धातु और प्लास्टिक के नोजल के रूपांतरण को पूरा करने के लिए टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर द्वारा नियंत्रित पारंपरिक एकल सामग्री एक्सट्रूडर को बदलने के लिए एक गोलाकार एक्सट्रूजन डिवाइस डिजाइन किया गया था। इसी मोल्डिंग प्लेटफॉर्म को बदल दिया गया था, और विस्थापन-संवेदन डिवाइस (एम्पलीफायर) और रीडिंग डिवाइस (पीडीएम माइक्रोस्कोप) को एकीकृत किया गया था।
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Protocol
1. प्रवर्धन तंत्र की विधानसभा
- एक बेहतर 3 डी प्रिंटर, एक स्ट्रेन गेज इंडिकेटर, एक ड्राइविंग डिवाइस, एक समर्थन फ्रेम, एक एल्यूमीनियम बार, एक पीडीएम लेंस, एक स्मार्टफोन, वजन, एक मुद्रित एम्पलीफायर(पूरक चित्रा 1),और एक तनाव गेज सहित एक प्रयोगात्मक मंच का निर्माण, जैसा कि चित्रा 1में दिखाया गया है।
- प्रिंटर में प्रत्येक परत की ऊंचाई नायलॉन के लिए 0.05 मिमी और एबीएस के लिए 0.2 मिमी पर सेट करें। दोनों मामलों में प्रिंटिंग हेड का व्यास 0.2 मिमी तक सेट करें। नोजल का तापमान नायलॉन के लिए 220 डिग्री सेल्सियस और एबीएस के लिए 100 डिग्री सेल्सियस तक सेट करें। अंत में, नायलॉन के लिए २,००० मिमी/मिन और एबीएस के लिए ३,५०० मिमी/मिन के लिए मुद्रण की गति निर्धारित करें ।
- गोलाकार निष्कासन सिर के अभिविन्यास को समायोजित करें ताकि धातु नोजल कम तापमान वाले मंच का सामना करे और सामान्य निष्कासन सुनिश्चित करने के लिए एक समोच्च प्रिंट करे, जैसा कि चित्रा 2में दिखाया गया है।
- कॉलम पर नायलॉन और एबीएस लटकाएं। सामने के छोर को धातु नोजल द्वारा पिघलाने के लिए प्रिंटिंग कॉइल कंटेनर में प्रवेश करना होगा।
2. पीडीएम माइक्रोस्कोप की विधानसभा
- एक चुंबकीय उभारक का उपयोग करना, 10:1 का वजन अनुपात प्राप्त करने के लिए पीडीएम अग्रदूत और इलाज एजेंट मिलाएं।
- बुलबुले को हटाने और गोलाकार निष्कासन सिर के पीडीएमएस कंटेनर में डिगास्ड मिश्रण डालने के लिए 40 मिन के लिए डिगासर में मिश्रण रखें।
- गोलाकार निष्कासन सिर और मंच को घुमाएं ताकि प्लास्टिक का नोजल उच्च तापमान वाले मंच का सामना करे।
- प्लास्टिक नोजल वेतन वृद्धि को 50 माइक्रोन तक सेट करें। जेड-एक्सिस में नोजल रोटेशन और स्टेपपर मोटर का उपयोग करके पाइपेट डिवाइस के नीचे के छोर को मोल्ड से 20 एमएम29 दूर रखें।
- उच्च तापमान वाले मंच को गर्म करने के लिए गर्म प्लेट चालू करें। मंच का तापमान एक गैर-संपर्क अवरक्त विकिरण थर्मामीटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
नोटः इस अध्ययन में 140 डिग्री सेल्सियस, 160 डिग्री सेल्सियस, 180 डिग्री सेल्सियस, 200 डिग्री सेल्सियस, 220 डिग्री सेल्सियस और 240 डिग्री सेल्सियस तापमान का परीक्षण किया गया। - पीडीएम लेंस प्रिंट करने के लिए पीडीएम कंटेनर निचोड़ें।
- कमरे के तापमान के लिए पीडीएम लेंस ठंडा और रबर चिमटी के साथ इसे हटा दें।
- तीन आयामी आकार विश्लेषक का उपयोग करके संपर्क कोण, वक्रता त्रिज्या और बूंद व्यास सहित लेंस के ज्यामितीय मापदंडों का निर्धारण करें।
3. नियंत्रण और परीक्षण समूहों में लोडिंग परीक्षणों के लिए स्ट्रेन माप
- कैंटिलीवर बीम के रूप में एल्यूमीनियम 6063 T83 से बने बार का उपयोग करें। कैंटिलीवर बीम की लंबाई, चौड़ाई और मोटाई क्रमशः 380 मिमी x 51 मिमी x 3.8 मिमी होनी चाहिए। बोल्ट और नट के साथ ऑपरेटिंग टेबल के लिए एक छोर को ठीक करें।
- केंद्र में एक क्रॉस और कैंटिलीवर बीम के मुक्त अंत से 160 मिमी ड्रा करें।
- कैंटिलीवर बीम पर ऑक्साइड की परत को हटाने के लिए, चिपकाने से पहले इसकी सतह को ठीक सैंडपेपर से पॉलिश करें। पीसने की दिशा स्ट्रेन गेज वायर ग्रिड की दिशा से लगभग 45 डिग्री होनी चाहिए। कैंटिलीवर बीम की सतह और स्ट्रेन गेज पेस्ट की सतह को पोंछने के लिए एसीटोन में भिगोए गए कपास ऊन का उपयोग करें।
- ड्राइविंग डिवाइस और स्ट्रेन गेज इंडिकेटर कनेक्ट करें। शक्ति चालू करें। तनाव परिवर्तन को मापने के लिए अपने निश्चित अंत में एल्यूमीनियम बार के केंद्र की सतह पर घुड़सवार एक तनाव गेज का उपयोग करें।
- केंद्रित बल इनपुट को नियंत्रित करने के लिए कैंटिलीवर बीम के मुक्त अंत तक मानक वजन को ठीक करें। एक चौथाई पुल कनेक्शन विधि के साथ एक पारंपरिक तनाव गेज संकेतक का उपयोग कर डेटा पढ़ें ।
- एक ही स्थान पर एबीएस और नायलॉन एम्पलीफायरों के साथ स्ट्रेन गेज को बदलें।
- 29 मिमी की फोकस दूरी पर 8 मेगापिक्सल सेंसर के साथ स्मार्टफोन कैमरे पर पीडीएम लेंस को अटैच करें । एक स्पष्ट छवि प्राप्त होने तक कैमरे की फोकल लेंथ को समायोजित करें । पीडीएम माइक्रोस्कोप का उपयोग करसूचक का विस्थापन पढ़ें।
- चरण 3.5 और 3.6 दोहराएं, हर बार 1 एन, 2 एन, 3 एन, 4 एन और 5 एन के लिए लोड सेट करें।
4. परिमित तत्व विश्लेषण
- तनाव माप के लिए नायलॉन और एबीएस भागों के 3 डी परिमित तत्व मॉडल स्थापित करें (उपयोग किए गए सॉफ्टवेयर के लिए सामग्री की तालिका देखें)। सॉफ्टवेयर के भौतिक पुस्तकालय में कैंटिलीवर बीम और एम्पलिंगिंग तंत्र का आयात करें और उनकी प्लेसमेंट स्थिति का अनुकरण करें।
- कैंटिलीवर बीम की कार्रवाई के तहत एम्पलिंगमैबिलिंग मैकेनिज्म पॉइंटर के यांत्रिक गुणों का विश्लेषण करें।
- एक ठीक तत्व आकार के साथ टेट्राएड्रल तत्वों का उपयोग करके 3डी ज्यामितीय मॉडल में उपयोग के लिए मेशे उत्पन्न करें। फ्लेक्सर टिका, विशेष रूप से सूचक और अन्य शरीर के बीच काज को परिष्कृत करें।
नोट: एल्यूमीनियम, नायलॉन और एबीएस के लिए उपयोग की जाने वाली लोच के युवा मोडली क्रमशः 69 जीपीए, 2 जीपीए और 2.3 जीपीए थे। एल्यूमीनियम, नायलॉन और एबीएस के लिए उपयोग किए जाने वाले पॉइसन अनुपात क्रमशः 0.33, 0.44 और 0.394 थे। - कैंटिलीवर बीम के मुक्त अंत के केंद्र में 1 एन का एक केंद्रित बल लागू करें। 2 एन, 3 एन, 4 एन और 5 एन के साथ दोहराएं।
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Representative Results
जब प्लेटफ़ॉर्म का तापमान बढ़ जाता है, तो बूंद व्यास और वक्रता त्रिज्या में कमी आई, जबकि संपर्क कोण बढ़ गया(चित्रा 3)। इसलिए पीडीएम की फोकल लेंथ बढ़ गई। हालांकि, 220 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के प्लेटफार्म तापमान के लिए, बूंदों में एक बहुत ही कम इलाज का समय मनाया गया था, और वे एक विमान-उत्तल आकार में विस्तार नहीं कर सके। यह एक स्मार्टफोन कैमरे पर पालन करते समय कम लगाव क्षेत्र के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इसलिए, सभी परीक्षणों में 220 डिग्री सेल्सियस पर बने केवल नरम लेंस का उपयोग मैग्नीफायर के रूप में किया जाता था। पीडीएम लेंस की फोकल लंबाई 140 मीटर-1की ऑप्टिकल पावर के लिए 7.16 मिमी थी । बूंद व्यास 2.831 मिमी था और अधिकतम शंकु कोण 46.68 डिग्री था, जिसमें 20x आवर्धन के करीब लगभग 0.40 का संख्यात्मक एपर्चर (एनए) मिला। लेंस समूह की फोकल लंबाई एफ1 × एफ2 /(एफ1 + एफ2 - एस)के रूप में गणना की जा सकती है, जहां एफ1 पीडीएम लेंस की फोकल लंबाई है, एफ2 कैमरा लेंस की फोकल लेंथ है, और एस उनके बीच की दूरी है। एस = 0 मानते हुए, पीडीएम माइक्रोस्कोप की प्रभावी फोकसिंग दूरी 5.74 मिमी थी।
नियंत्रण समूह और परीक्षण समूह के बीच अंशांकन माप संवेदनशीलता कश्मीरका उपयोग करके किया गया था, जिसे K = ε/,एलपीके रूप में व्यक्त किया गया था, जहां ε तनाव संकेतक द्वारा प्राप्त तनाव है औरएलपी सूचक का उत्पादन है। चित्रा 4ए नायलॉन के लिए एफईए सिमुलेशन के साथ प्रयोगात्मक विस्थापन माप की तुलना दिखाता है। प्रायोगिक और एफईए ढलान 0.027−0.097 (2.74%−9.36%) से भिन्न थे। आंकड़ा 4बी 0.026 और 0.07 (3.85% और 9.94%) के एबीएस के लिए ढलानों के बीच न्यूनतम और अधिकतम विसंगतियों को दर्शाता है। चित्रा 5 नायलॉन और एबीएस के लिए कश्मीर से पता चलता है । अध्ययन में पाया गया कि कश्मीरनायलॉन = ३६.५५ ± ०.५३ με/μm और कश्मीरएबीएस = ३६.०३ ± १.३४ με/μm ।
चित्रा 1: प्रायोगिक परीक्षण सेटअप, जिसमें बेहतर 3 डी प्रिंटर, एक स्ट्रेन गेज संकेतक, एक ड्राइविंग डिवाइस, एक समर्थन फ्रेम, एल्यूमीनियम बार, एक पीडीएम लेंस, एक स्मार्टफोन, वजन, एक मुद्रित एम्पलीफायर और एक तनाव गेज शामिल है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2: दो चरण ठोस तरल 3 डी प्रिंटर का विवरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 3: ड्रॉपलेट व्यास, वक्रता त्रिज्या, और विभिन्न तापमान पर पीडीएम लेंस के संपर्क कोण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 4: सूचक के विस्थापन और नायलॉन और एबीएस के लिए विभिन्न केंद्रित ताकतों के बीच संबंध क्रमशः। बेहतर 3डी प्रिंटर के समान मापदंडों के साथ, पांच नायलॉन एम्पलीफायर (ए-ई) और पांच एबीएस एम्पलीफायर (ए-ई) मुद्रित किए गए थे। हर ग्रुप के लिए टेस्ट दस बार दोहराया गया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 5: विस्थापन और नायलॉन और एबीएस के लिए तनाव के बीच संबंध । पत्र ए-ई प्रत्येक सामग्री के लिए पांच नमूनों का प्रतिनिधित्व करते हैं । नायलॉन और एबीएस की संवेदनशीलता कश्मीर पांच ढलानों औसत द्वारा प्राप्त किया गया था । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
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Discussion
उत्पादन विस्थापन कैंटिलीवर बीम के मुक्त अंत में केंद्रित बल के साथ विकसित हुआ और एफईए सिमुलेशन के अनुरूप था। एम्पलीफायरों की संवेदनशीलता नायलॉन के लिए 36.55 ± 0.53 με/μm और एबीएस के लिए 36.03 ± 1.34 με/μm थी। स्थिर संवेदनशीलता ने 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करके उच्च सटीक सेंसरकी तेजी से प्रोटोटाइप की व्यवहार्यता और प्रभावशीलता की पुष्टि की। एम्पलीफायरों में उच्च संवेदनशीलता थी और वे विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से मुक्त थे। इसके अलावा, उनके पास एक सरल संरचना, एक छोटी मात्रा और कम वजन था। परत की मोटाई, नोजल व्यास और फ़ीड दर सहित कई चरों के आधार पर मुद्रण प्रक्रिया में विभिन्न सामग्रियों को अलग-अलग सेट किया जाना चाहिए। विशिष्ट मूल्यों को विभिन्न प्रिंटर मापदंडों के साथ जोड़ा जाना चाहिए और बार-बार डिबगिंग चरणों के बाद निर्धारित किया जाता है। यह लचीला विनिर्माण विधि वास्तविक काम करने की स्थिति के अनुसार सामग्री और आकार को तुरंत बदलने में सक्षम बनाती है। इससे इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन जोड़कर परफॉर्मेंस बढ़ा सकते हैं और इसे धमाका प्रूफ बना सकते हैं। यह लघुकरण, अनुकूलित उत्पादन और उच्च सटीक विस्थापन सेंसर के उपयोग को सक्षम बनाता है।
५.७४ एमएम मैक्रो शॉट प्राप्त करने के लिए, लेंस समूह में एक पीडीएम लेंस और एक स्मार्टफोन कैमरा शामिल था । संपर्क सतह व्यास, वक्रता के त्रिज्या और संपर्क कोण सहित पीडीएम लेंस गठन की ऑप्टिकल गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले बुनियादी मापदंडों का निर्धारण उत्पादन मंच के तापमान और समाधान की मात्रा द्वारा किया गया था। लगातार बूंद ऊंचाई। तापमान ठीक एक गर्म थाली और noncontact अवरक्त थर्मामीटर द्वारा नियंत्रित किया गया था । समाधान की मात्रा प्लास्टिक नोजल के माध्यम से प्रति बूंद 50 μL थी। कैमरे के लिए शराब के साथ सफाया करने के लिए धूल की तरह अशुद्धियों को दूर करने के लिए सुनिश्चित करें कि PDMS लेंस बारीकी से पालन करने के लिए संयुक्त समय और तीखापन बढ़ाने की जरूरत है । उपकरणों के मापदंडों और उपयोग किए गए समाधानों को समायोजित करके, सिस्टम को विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न नॉनकॉन्टैक्ट माइक्रोमापन के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
संवेदक के तेजी से विनिर्माण गोलाकार निष्कासन सिर की दो गुहा संरचना और एक दो चरण ठोस तरल सामग्री के एक मशीन गठन का उपयोग कर प्राप्त किया गया था । प्रिंटिंग कॉइल कंटेनर का उपयोग एक ठोस तार पेश करने के लिए किया गया था, और धातु के नोजल के गर्म पिघलने से एम्पलीफायर मुद्रित किया गया था। पीडीएम कंटेनर एक नरम सामग्री से बना था और एक मिश्रित पीडीएम समाधान निहित था। समाधान ठीक प्लास्टिक नोजल से निचोड़ा गया था। इस तकनीक को इलेक्ट्रॉनिक्स, बायोफार्मास्युटिकल्स, ऊर्जा और रक्षा क्षेत्रों सहित विभिन्न क्षेत्रों में संरचनात्मक माइक्रोस्फीयर सामग्रियों के निर्माण के लिए भी लागू किया जा सकता है।
इस काम ने एक एम्पलीफायर, एक पीडीएम लेंस और एक स्मार्टफोन के साथ एक वास्तविक समय तनाव मापन प्रणाली का प्रदर्शन किया जो पारंपरिक जटिल तनाव गेज-स्ट्रेन गेज-ब्रिज परीक्षण विधि को प्रतिस्थापित कर सकता है। इसके अलावा, उच्च सटीकता, कम लागत और तेजी से दोहराव वाले उत्पादन के साथ दो चरण ठोस-तरल 3 डी प्रिंटर दिखाया गया है। ठोस मुद्रण के दौरान नायलॉन परत की मोटाई 005 मिमी तय की गई थी, नोजल का तापमान 220 डिग्री सेल्सियस था, मुद्रण की गति 2,000 मिमी/न्यूनतम थी। एबीएस परत की मोटाई 02 मिमी, नोजल तापमान 100 डिग्री सेल्सियस था, और मुद्रण की गति 3,500 मिमी/न्यूनतम थी। मुद्रण मापदंडों को सर्वोत्तम मुद्रण प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए अंतर्निहित सामग्री पिघलने की गति, तापमान और चिपचिपाहट के साथ संयुक्त करने की आवश्यकता होती है; प्रिंटर लेयर सटीकता, फ़ीड रेंज और प्रिंटिंग गति पर भी विचार करने की आवश्यकता है। तरल मुद्रण के दौरान, पीडीएम को अग्रदूत समाधान और उपचार एजेंट के 10:1 का वजन अनुपात होना चाहिए और हैंगिंग ड्रॉप ऊंचाई को 20 मिमी तक तय किया गया था, जिसने लेंस की मोल्डिंग दर को 60 एस के लिए नियंत्रित किया था। उच्च तापमान मंच कांच से बना था और इसके तापमान को एक गर्म प्लेट और एक नॉनकॉन्टैक्ट इंफ्रारेड रेडिएशन थर्मामीटर द्वारा नियंत्रित किया गया था। लेंस के ज्यामितीय मापदंडों में सतह के तापमान (140 डिग्री सेल्सियस, 160 डिग्री सेल्सियस, 180 डिग्री सेल्सियस, 200 डिग्री सेल्सियस, 220 डिग्री सेल्सियस और 240 डिग्री सेल्सियस) के साथ बहुत भिन्न थे। 50 माइक्रोन समाधान के साथ 220 डिग्री सेल्सियस पर ढाला गया पीडीएम लेंस के ऑप्टिकल गुणों ने डिजाइन किए गए माप प्रणाली में सबसे अच्छा परिणाम दिया। समाधान अनुपात, मात्रा, मोल्डिंग तापमान और फांसी की ऊंचाई को समायोजित करके विभिन्न ऑप्टिकल गुणों और आकारों के साथ व्यक्तिगत लेंस का निर्माण करना संभव है। इस विधि से मापा जा सकता है कि माइक्रोस्ट्रक्चर विरूपण से संबंधित अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला में वृद्धि करने के लिए बाध्य है।
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Disclosures
लेखक कोई परस्पर विरोधी हितों की घोषणा करते हैं ।
Acknowledgments
इस काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (ग्रांट नंबर 51805009) ने आर्थिक रूप से सपोर्ट किया।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ABS | Hengli dejian plastic electrical products factory | Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism | |
| Aluminum 6063 T83 bar | The length, width and thickness of cantilever beam are 380 mm, 51 mm, and 3.8 mm. | ||
| ANSYS | ANSYS | ANSYS 14.5 | |
| CURA | Ultimaker | Cura 3.0 | Slicing softare,using with the improved 3D printer |
| Curing agent | Dow Corning | PDMS and curing agent are mixed with the weight ratio of 10:1 | |
| Driving device | Xinmingtian | E00 | |
| Improved 3D printer and accessories | Made by myself. The rotary spherical lifting platform is adopted. The spherical lifting platform is equipped with a nozzle and a pipette, which can be switched and printed freely. With a rotary printing platform, the platform temperature can be freely controlled. | ||
| iPhone 6 | Apple | MG4A2CH/A | 8-megapixel sensor and the equivalent focus distance is 29mm |
| Magenetic stirrer | SCILOGEX | MS-H280-Pro | |
| Nylon | Hengli dejian plastic electrical products factory | Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism | |
| PDMS | Dow Corning | SYLGARDDC184 | After the viscous mixture is heated and hardened, it can be combined with the lens amplification device of the mobile phone for image acquisition. |
| Shape analyzer | Gltech | SURFIEW 4000 | |
| Solidworks | Dassault Systems | Solidworks 2017 | Assist to modelling |
| VISHAY strain gauge | Vishay | Used to measure the strain produced in the experiment. | |
| VISHAY strain gauge indicator | Vishay | Strain data acquisition. |
References
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