Aigtek高压放大器在柔性磁致伸缩纤维带薄膜实验中的应用

【概述】

本研究搭建电流体动力喷印系统，为后续磁-机耦合特性研究与柔性驱动应用奠定制造基础。

实验名称：电流体动力喷印一步式制造柔性磁致伸缩纤维带薄膜实验

研究方向：柔性磁致伸缩材料制备、电流体动力喷印、低磁场磁-机耦合建模、柔性微驱动/传感元件研发、磁致伸缩柔性机器人驱动

实验目的：本实验针对传统柔性磁致伸缩材料制备工艺复杂、精度与柔性难以兼顾、低磁场驱动性能不足的问题，采用电流体动力喷印技术，实现一步式、低成本、大面积制备兼具高磁致伸缩效应与高机械柔性的Fe₅₀Co₅₀纤维带薄膜，优化成型结构与形貌，为后续磁-机耦合特性研究与柔性驱动应用奠定制造基础。

测试设备：

1、流量泵：精准控制液态胶体的供料速率，将胶体稳定输送至针头，保证喷印过程中材料供给均匀，避免因流量波动导致纤维粗细不均或断流。

2、信号发生器：输出可控的低压电信号，为高压放大器提供原始激励信号，用于调控喷印电场的强度与模式。

3、高压放大器：将信号发生器输出的低压信号放大至数十千伏级高压，在针头与X-Y驱动平台间形成强电场，为电流体喷印提供核心的电场拖拽力，使胶体形成泰勒锥并拉伸成微纳纤维。

4、针头：作为胶体喷出与电场加载的终端，一方面承接流量泵输送的胶体，另一方面与高压放大器相连，在尖端形成强电场，将胶体拉伸成微纳射流。

5、X-Y驱动平台：承载柔性基底，按预设CAD轨迹在平面内运动，配合针头的持续喷印，实现复杂图案（如回型、直线阵列）的精准沉积与成型。

6、Z轴驱动：调节针头与基底之间的垂直距离（喷印高度），优化电场分布与射流稳定性，从而控制纤维的形貌、厚度与铺展效果。

图1试验平台示意图

图2试验平台实拍图

实验过程：先将Fe₅₀Co₅₀合金粉末与酚醛树脂、丙三醇、PVP分散剂混合搅拌，配置成均匀稳定的液态合金胶体；将胶体装入喷印针头，通过高压放大器在喷嘴与柔性PET基底间施加高压电场，利用电场力拖拽形成泰勒锥，将胶体有序打印在基底上；通过CAD控制X-Y平台轨迹成型回型布局纤维带，最后旋涂PDMS并静置固化，完成一步式封装与样品制备。

实验结果：成功制备出轮廓均匀、形貌规整的回型结构柔性磁致伸缩纤维带薄膜，样品尺寸为45mm×15mm×200μm，纤维带宽度约210μm、高度约18μm；Fe₅₀Co₅₀颗粒在薄膜中分散均匀，无明显团聚，兼具良好机械柔性与透明性，可弯曲贴合曲面；该一步式工艺简化流程、提升效率，突破了传统多步转移法的精度与结合力瓶颈，实现“精柔统一”的稳定制造。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.高压驱动能力——产生微米级纤维带的决定性电场

2.宽频带与低失真——保障容性负载驱动下的射流稳定性与打印精度

3.高输出稳定性与实时监测——支撑工艺一致性

【推荐产品】：ATA-7000系列高压放大器

图：ATA-7000系列高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。