Исследователи печатают термохромные оптические волокна на 3D-принтере для измерения температуры

22 сентября 2022

Группа исследователей из Университета Халифа в Абу-Даби разработала способ 3D-печати прочных оптических волокон, которые можно использовать в качестве датчиков температуры. Группа опубликовала свои выводы в журнале Additive Manufacturing.

Используя полимерные смолы с добавлением изменяющих цвет порошков, исследователи смогли изготовить гибкие и прочные оптические волокна, которые намного прочнее традиционных (хрупких) волокон из стекла.

Более надежный

Хотя промышленные датчики, изготовленные из стекловолокна, являются обычным явлением, они склонны к ошибкам считывания из-за суровых условий, в которых они часто находятся.

«Оптоволоконные датчики могут работать в суровых условиях, поскольку они невосприимчивы к электромагнитным помехам и обладают возможностями дистанционного зондирования», — сказал доктор Хайдер Батт, доцент кафедры машиностроения в университете.

«Они демонстрируют высокую чувствительность, но имеют проблемы с долговечностью и подвержены влиянию небольших механических помех. Датчики на основе полимерных волокон могут быть альтернативным решением из-за их высокой прочности и эффективности. На них также не влияют окружающие помехи. Волокна на полимерной основе обладают низкой чувствительностью, но они относительно точны и пригодны для повторного использования».

Отрасли, в которых используются такие датчики температуры из стекловолокна, включают сельское хозяйство, химическое машиностроение, медицинскую диагностику, производство электроэнергии и нефте- и газопроводы, и поэтому эти отрасли получат выгоду от новых надежных вариантов оптических датчиков.

Они могут работать в широком диапазоне температур, не требуют электрических кабелей и устойчивы к электрическим и магнитным помехам. Однако то, что они сделаны из тонких стеклянных нитей, накладывает определенные ограничения на использование этих компонентов.

Волокна на полимерной основе, изготовленные с помощью 3D-печати, не только обладают более высокой долговечностью, чем их стеклянные аналоги, и их можно точно настроить и настроить для конкретных целей.

Для достижения многофункциональности к смоле, используемой для печати датчиков, можно добавить материалы, реагирующие на раздражители. Когда внешние триггеры взаимодействуют с этими материалами, они вызывают изменения физических или химических свойств датчика, которые можно измерить и количественно оценить.

Термохромный

В случае оптических волокон, напечатанных на 3D-принтере, чувствительные к раздражителям материалы представляют собой термохромные порошки, которые меняют цвет при изменении температуры.

«Мы протестировали возможности определения температуры, сравнив их изменение цвета с температурой на открытом воздухе», — сказал доктор Батт.

«При комнатной температуре все цвета были различимы, но при 32 градусах все образцы становились прозрачными и были неразличимы. Этот эффект был обратимым, поскольку цвет возвращался, когда оптические волокна снова охлаждались до комнатной температуры. Мы делали это несколько раз, чтобы обеспечить воспроизводимость и долговечность термохромных порошков в волокнах».

Типичные стеклянные оптические волокна имеют гораздо более высокий диапазон рабочих температур, чем тот, который до сих пор демонстрировался для печатных волокон, но в настоящее время команда работает над улучшением температурного диапазона датчиков из полимерных волокон, чтобы увеличить разнообразие приложений.

В дополнение к способности обнаруживать изменения температуры, было замечено, что были обнаружены оптические потери, когда волокна изгибались под определенными углами. Это продемонстрировало возможность измерения деформации в волокнах, а это означает, что легкие оптические тензометрические датчики являются еще одним возможным применением этой технологии.

Вы можете прочитать полный текст статьи под названием « Композитное оптическое волокно из полимера, напечатанное на 3D-принтере, для сенсорных приложений » в журнале «Аддитивное производство» по этой ссылке


По всем вопросам — 3d печать/3d сканирование писать сюда:

контактный телефон +79531178495

Telegram: https://t.me/fidller

E-mail: shope@fidller.com

вконтакте: https://vk.com/3d_krd_123

полезная информация для клиентов тут - https://3dprint.fidller.com/category/stati/dlya-kliyentov/