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[IEEE 2018国际柔性电子技术会议(IFETC) - 渥太华, 安大略省 (2018.8.7-2018.8.9)] 2018国际柔性电子技术会议(IFETC) - 3D打印离子选择性场效应晶体管
摘要： 本报告描述了3D打印离子选择性场效应晶体管（IS-FET），其包含用于选择性离子检测的电化学工作电极。为对比性能，通过3D打印和真空沉积两种方式制备了不同类型的场效应晶体管，并均与3D打印的离子选择性电极集成。随后研究了这两种IS-FET的传感性能。整体3D打印IS-FET的源漏电流量级为10^-8安培，与沉积法制备的IS-FET（电流量级为10^-6安培）形成对比。
关键词： 离子选择性场效应晶体管，3D打印，氧化物场效应晶体管
更新于2025-09-23 17:44:06
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介电复制品测量：一种获取不规则形状物体复介电常数的新技术
摘要： 介电测量能提供有关材料特性的宝贵信息，可用于考古等领域对物体进行分类和溯源。现有识别方法均存在部分破坏性，而作者基于谐振腔微扰（RCP）原理开发的创新电磁检测法提供了一种极具吸引力的无损替代方案。传统RCP存在频率与Q值变化受物体形状影响的问题，我们通过采用已知介电常数的材料制作物体复制品来解决该难题。随后结合三个正交场方向微扰（先由物体本身、再由其复制品产生），消除形状依赖性，从而测定物体的介电常数和损耗因子。在建立这种新型数字谐振法（DRM）理论后，我们使用聚四氟乙烯（PTFE）和3D打印材料制成的几何形状组验证了该原理。后续测量使模型可纳入二阶项以提高精度。最终实验证明DRM能有效区分不同材质的不规则物体。该技术潜在应用包括判定陶器、玻璃和燧石的产地，以及区分象牙与骨骼，这对海关、环?；埂⒉┪锕莨莩ぜ翱脊叛Ъ揖哂兄匾壑?。
关键词： 谐振腔、3D打印、人工制品、网络分析仪、介电测量、考古学、复介电常数、无损检测
更新于2025-09-24 01:17:34
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用于废水处理的三维打印漂浮光催化剂
摘要： 有机污染物，尤其是新兴污染物（CECs），对环境具有重大影响。由于常规处理方法难以有效去除这些污染物，且它们即使在水体中以低浓度存在也会对人体健康构成极大危害。高级氧化工艺（特别是TiO?光催化技术）被视为实现高效处理的可行方案。但该工艺要求光催化剂必须能接触紫外辐射以激活TiO?。因此当紫外光源来自太阳辐射时，建议采用密度低于水的浮动型光催化剂，使其始终位于水面。若污染物主要集中于水体表面，这种催化剂特性还能进一步提升处理效率。本研究旨在制备用于废水CECs去除的浮动光催化剂：将TiO?负载于密度低于水且具有高稳定性和抗降解性的低密度聚乙烯（LDPE）载体上。通过不同方法制备LDPE-TiO?混合物——包括在热筒混合机中直接混合TiO?与LDPE，或使用邻二甲苯/阴离子表面活性剂作为分散剂以增强挤出前的TiO?分散性。所得丝材经熔融沉积成型3D打印机打印成网状结构，其催化活性较作为基准的筒压法制备平板显著提升。这项研究为利用浮动光催化剂和太阳能（唯一反应试剂）实现CECs原位处理开辟了道路，该工艺具有经济高效、易于实施且环境友好的特点。
关键词： 光催化、聚乙烯网、废水处理、3D打印、熔融沉积成型。
更新于2025-09-24 01:24:56
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采用快速原型技术制造的流动分析系统用光电探测器
摘要： 本文介绍了一种通用、可定制的3D打印光度与荧光流通检测器设计方案。该设计采用最经济的熔融沉积成型（FDM）3D打印技术制作，无需额外硬件或工具即可组装。研究还展示了多种检测器几何构型变体，其设计参数在孔径（即光路中流道内径）和吸收层厚度方面存在差异。正如预期，流道几何结构会导致内部容积变化。文中还描述了两种荧光检测器概念。通过光度与荧光染料的机械化校准验证了所有流通检测器的实用性：分别采用溴甲酚紫和荧光素作为光度与荧光实验的模型染料进行表征分析。3D打印容器的重复性根据其结构不同，相对标准偏差（RSD）为3.5%-8%，与价格昂贵的商用流动池相当。同时考察了所用3D打印材料的兼容性。两种检测方案均采用发光二极管作为光源，检测器则使用CCD分光光度计和发光二极管。
关键词： 检测器、流动池、荧光分光光度法、3D打印、分光光度法
更新于2025-09-24 06:24:16
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采用激光切割对熔融沉积成型聚乳酸3D打印件进行后处理
摘要： 本文研究了3D打印聚乳酸（PLA）件的后处理工艺。工件采用熔融沉积成型（FDM）3D打印技术制造，其边缘等局部区域可能存在缺陷。本文引入低功率CO?激光对3D打印样品进行后处理。实验采用最优工艺参数打印厚度为3.2 mm的FDM试样，基于实验设计（DOE）方法考察了焦平面位置（-3.2~3.2 mm）、激光功率（20~40 W）和激光切割速度（1~13 mm/s）等工艺参数的影响。将切缝几何特征、上下切缝宽度、锥度及上下切缝宽度比作为输出响应变量。通过统计软件分析实验结果，研究工艺参数影响并建立回归方程。经激光切割工艺优化后获得良好切缝质量，并提出了最优输入参数组合。实验验证表明实测结果与统计预测高度吻合。最佳优化样本在切割速度1.19 mm/s、功率36.49 W、焦平面位置0.53 mm的条件下，激光切割形成276.9 μm上切缝宽度和261.5 μm下切缝宽度后展现出优异的物理特性。
关键词： 熔融沉积成型、激光切割、3D打印、增材制造、后处理、实验设计
更新于2025-09-19 17:13:59
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超越工具路径：基于激光送丝的定向能量沉积中，通过特定位置的熔池尺寸控制实现超工具路径几何结构的打印
摘要： 金属增材制造（AM）中已采用多种技术进行熔池尺寸管理，包括建模和前馈控制方法。少数研究展示了闭环控制的应用。本研究针对基于激光送丝的大规模定向能量沉积工艺，提出一种创新改进方案来实现熔池尺寸的闭环控制——通过在触发点对控制器设定值进行定点调整，这些触发点由次级几何图形向主三维（3D）打印组件几何体的投影生成。本研究表明，该技术能够打印出超出打印头实际路径的特定几何结构（称为"超路径几何体"），这与金属增材制造中其他生成组件特征的方法存在本质区别。实验验证环节展示了在Ti-6Al-4V材质的常规双道壁结构上压印复杂橡树叶几何图案的原理验证案例。研究主要从控制角度介绍了该工艺特性，报告了控制系统性能、熔池尺寸响应及最终成形几何体的相关数据，并探讨了该技术除实现焊道几何局部控制外，在缺陷抑制和组件性能功能梯度调控等方面的潜在应用价值。
关键词： 闭环控制、激光、金属、定向能量沉积、增材制造、3D打印、钛、定点、熔池尺寸
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种用于无气泡液芯波导增强拉曼光谱的新型3D打印负压小采样系统
摘要： 液芯波导（LCW）作为拉曼光谱中一种有效的光纤增强技术，具有光程长、样品量小的特点而广为人知。然而，液芯波导管中不可避免引入的气泡会导致光散射、折射和反射，从而进一步阻碍定量分析。本研究首次利用基于液芯波导管透气性原理的新型负压系统结合3D打印技术，以消除气泡干扰来增强拉曼光谱检测。经优化后，将特氟龙-AF材质的液芯波导管插入3D打印制成的带内通道D形支架形成密封空间，再通过计算机控制的隔膜泵和电磁阀降低管外气压形成负压。在可调负压条件下，不仅能自动将液体样品引入液芯波导管，还能通过管壁简单彻底地去除气泡。实际样品检测中，该装置作为拉曼光谱仪的小型采样系统用于溶液中的罗丹明B和乙醇测定，其分析灵敏度最高可达传统比色皿的82倍（乙醇）。检测限分别为0.7 μg/mL（罗丹明B）和0.03%（v:v）（乙醇），仅需250 μL样品量；在2-25 μg/mL（罗丹明B）和0.1%-5%（乙醇）范围内线性相关系数（r）分别达0.998和0.999。值得注意的是，日内稳定性和7天重现性均控制在7%以内，显著优于既往增强拉曼技术。此外，3D打印使液芯波导检测系统更集成化且易于组装。该方法除具备有效物理增强、低样品消耗和长光程优势外，还展现出稳定性、灵敏度和快速检测等特性。鉴于液芯波导管的灵活性，该负压LCW系统作为通用?？榛箍墒逝渥贤?、荧光等其他检测器，展现出良好的快速检测仪器应用前景。
关键词： 无气泡、液芯波导、3D打印、微采样、增强拉曼光谱、快速检测、负压
更新于2025-09-19 17:13:59
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将光纤布拉格光栅（FBG）传感器嵌入3D打印外壳中
摘要： 本文旨在通过数值模拟与实验研究，提出嵌入3D打印外壳的布拉格光纤光栅(FBG)传感器方案。3D打印外壳具有设计自由度优势，既能测量复杂构型结构系统的应变，又因易于制造而成本低廉。研究首先采用商用有限元软件建立外壳数值模型，根据用户需求完成概念设计后进行实体打印，并应用于两个不同场景。目前仅有少数学者探索过3D打印外壳在实际应用中的表现，这正是本研究的创新点。针对两种应用场景，我们分别开展了外壳行为的数值与实验分析，并将实验结果与电阻应变片数据进行对比。根据数值分析预期结果，确定了用于精确预测应变的校准系数。论文就数值与实验定义的校准系数问题展开了全面讨论。
关键词： 光纤布拉格光栅，3D打印，外壳
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过选择性激光烧结制备高孔隙率碳基电极
摘要： 采用选择性激光烧结（SLS）3D打印技术制备了高孔隙率碳基电极。该电极以细石墨粉与聚酰胺-12、聚苯乙烯或聚氨酯聚合物粉的混合物作为SLS打印材料制成。打印过程中石墨粉均匀分散于支撑聚合物基体中。通过将石墨浓度在5-40 wt%范围内调节，探究了碳含量与导电性的关联。石墨浓度、聚合物基体及打印条件均会影响最终导电性能。得益于SLS打印技术，所有3D打印电极均具有高孔隙率特性。以聚氨酯作为支撑基体时，可制备出导电性对压力和机械应力敏感的柔性电极。通过扫描电子显微镜（SEM）、氦离子显微镜（HIM）和X射线断层扫描技术，研究了打印电极的石墨分布、附着状态及整体孔隙率等物理特性。结果表明：通过打印材料的化学设计与SLS 3D打印技术的结合，能够制备出具有目标化学、物理、机械及流通特性的高度可定制化电极。
关键词： 导电性、石墨、3D打印、选择性激光烧结、多孔电极
更新于2025-09-19 17:13:59
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选定选择性激光烧结技术工艺参数对模型应力松弛、质量及其表面纹理质量的影响
摘要： 该文章展示了选择性激光烧结技术基本工艺参数对所制模型质量（烧结材料——聚酰胺PA 2200的密度）、按ISO 3384标准测定的压缩应力松弛以及几何表面结构参数（SGPs）影响的研究结果。测试过程中考虑了工艺参数的影响，如模型在虚拟构建平台上的位置（打印方向）、供给烧结粉末层的能量密度以及所制材料层的层厚。测试结果证实，工艺参数对模型材料密度（烧结状态下）、机械性能（压缩应力松弛）和表面纹理质量（SGPs）具有显著影响。确定了模型在构建平台上的最佳定位方案，根据预期质量、强度和SGPs质量要求，选定了组合层的最优厚度方案及供给烧结粉末层的能量密度值。此外，研究表明在保持表面纹理令人满意的机械和品质特性的同时，可制造减重超过20%的模型。
关键词： 增材制造技术、全球定位系统、快速原型制作、选择性激光烧结、3D打印、应力松弛
更新于2025-09-19 17:13:59