供稿人：陈锐光、连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2021-04-02
利用光固化3D打印制造牺牲模，再用特定材料浇铸的方法具有模型设计自由和浇铸材料选择广泛的优势，在传感器领域有广阔的应用潜力。而4-acryloylmorpholine (ACMO)，既可光固化成形，又可遇水分解，是一种制造牺牲模的优秀材料。然而，ACMO的单链聚合是不稳定的，使得已成形的ACMO会溶解于未固化的液态ACMO中。因此，在温和的条件下处理模具并保持精细结构仍然是一个挑战。
中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室，合成了双官能单体可水解的hydrolyzable hindered urea acrylate (HUA)。HUA可以形成交联的聚合物网络。通过在ACMO中混入HUA，可防止已固化部分在未固化树脂中的溶解，显著提高了打印精度。这种可紫外光固化的树脂打印的支架可以在热水中水解，是牺牲模具制造中一个有吸引力的选择。研究者通过在牺牲模具中浇铸PU / CNTs复合材料(图1)，制备出具有高拉伸性和良好回弹力的多孔柔性应变传感器(PFSS)。
图1.PFSS的制造原理和其他复杂结构样品
结果表明，该PFSS在低压缩应变下显示出良好的灵敏度（0.111 kPa-1）。同样，电阻响应信号在60％机械负载的100个循环后保持稳定，并具有高循环下的重复性和稳定性。此外，该制造方法能为用户量身定制，使PFSS佩戴起来更方便。而且通过复杂的多孔结构，可减轻PFSS的重量，并提高其弹性。实际演示（图2）表明，该PFSS能够进行准确的人体动作识别，包括步态分析，手指动作，表明PFSS是可穿戴智能设备制造领域中具有潜力的材料。
图2.多孔传感器在运动监测的可穿戴设备的作用演示