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航空研究的一個關鍵領域是開發高精度的原位傳感器，實現結構健康監測和預測性維護。薄膜傳感器由于重量輕、非侵入性、易彎曲和可靠性，被廣泛用于航空領域。磁致伸縮材料（MsM）是具有電磁能/機械能相互轉換功能的材料。由于它們能量密度高、耦合系數大，具有傳感和驅動功能，因而作為智能材料或相應器件在智能材料領域得到了越來越廣泛的應用和發展。

目前，通過沉積和光刻技術制造的MsM具有成本高和易產生廢物的局限性，所以有必要開發一種性價比高的制造方法。我們將制得的油墨經過噴墨打印、干燥和燒結后，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，極易團聚，采用攪拌機等設備沒法解決納米粒子的分散。所以我們采用TRILOS三輥機來分散MsM油墨。

圖1  MsM鈷鐵氧體薄膜（包括油墨）的制造工藝

加工設備： TRILOS TR80A電子控制型三輥機 氧化鋯輥筒+合金鋼刮刀

TRILOS TR80A型三輥機為實驗室型三輥機的中間型號。其最低0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶從實驗室測試到中小規模試產的跨越銜接問題。高度創意化的設計令設備結構更為緊湊小巧，可便于安置在實驗室桌面使用。極富親和力的人機界面由全觸控工業控制屏來實現。獨特的在線間隙修正和配方菜單功能使設備使用操作更為輕松，令用戶不再面對冰冷的設備，而是以交互式的操作方式來進行控制。

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。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小時后噴嘴會發生堵塞。所以我們用TRILOS TR80A三輥機（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型三輥機分散MsM油墨

未使用三輥機分散的打印樣品如圖3（a）所示，且經過大約1-2小時后，打印機噴嘴會發生堵塞。采用TRILOS三輥機分散油墨，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，并實現了更好的打印分辨率，而且打印機墨水均勻流動而不堵塞。

圖3  MsM鈷鐵氧體油墨打印的演變圖

TRILOS公司介紹

TRILOS（泰洛思）是精密設備制造商，視客戶滿意為終極目標，力求將的工藝技術結合客戶的需求，設計出貼近客戶需求的優質產品。

泰洛思正在積極開拓市場，把優質的產品分享給使用者。目前產品已經在美國、中國、歐洲、韓國、日本和臺灣等地區擁有眾多客戶。

TRILOS三輥機優點：

① TRILOS 三輥機采用一次循環，有可能完全實現物質的均質化與分散，減少顆粒尺寸， 打破團聚粒子。其結果是均質化的漿料，可為物料的進一步加工打下基礎。

② 可用觸摸屏實現每個輥間距離調節，確保輥子平行度。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節。

③ 不同材質的輥子都可以使用，輥子及刮刀材質的選擇-從不銹鋼到氧化鋁，碳化硅及氧化鋯-滿足各種不同需要。

④ 三輥機上的安全裝置確保操作人員的安全，機器可簡易而及其快速的清洗。

     ⑤ TRILOS 的物聯網、智能化三輥機解決方案，解決了客戶在使用中遇到的數據無法量化分析，數據丟失，設備互相獨立，無法聯網進行管理和控制等等方面的問題。讓客戶可以對設備進行數據分析，對員工進行權限分配和管理，設備運行過程保持全程記錄和備份，利于加工過程參數的研究和設計開發。此外，智能物聯平臺還可以接入混料機、三輥機、上料機、均質機等設備平臺，同時可以接入在線粘度計、在線粒度儀、在線近紅外分析儀等儀器進行實時監控。

上海人和科學儀器有限公司

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