ES2621536T3 - Método y sistema de fabricación de un sensor piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT - Google Patents

Método y sistema de fabricación de un sensor piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT Download PDF

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Abstract

Un método de fabricación de un sensor piezoeléctrico (110) a base de tinta de nanopartículas de zirconatotitanato de plomo, comprendiendo el método: formular una tinta (104) de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo; y depositar la tinta de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo sobre un sustrato (101) mediante un proceso (122) de depósito de tinta para formar un sensor piezoeléctrico (110) a base de tinta de nanopartículas de zirconatotitanato de plomo; en el que la tinta (104) de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo comprende nanopartículas de zirconatotitanato de plomo precristalizadas, caracterizado porque la tinta (104) de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo comprende un promotor de adhesión a base de solgel para promover la adhesión de la tinta (104) de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo al sustrato (101) o un promotor de adhesión a base de polímero para promover la adhesión de la tinta (104) de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo al sustrato (101).

Description

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serigrafía adecuado, un proceso de impresión por huecograbado 189 u otra impresión con prensa adecuada, u otro proceso de impresión por escritura directa adecuado.
El sustrato 101 preferentemente comprende un material compuesto, un material metálico, una combinación de un material compuesto y un material metálico, u otro material adecuado. El sustrato 101 preferentemente comprende una primera superficie 103a y una segunda superficie 103b. El sustrato 101 puede tener una superficie no curva o plana 136 (véase la figura 5), una superficie curva o no plana 138 (véase la figura 5), o una combinación de una superficie no curva o plana 136 (véase la figura 5) y una superficie curva o no plana 138 (véase la figura 5). El proceso 122 de depósito de tinta no requiere el crecimiento de cristales de PZT 166 sobre el sustrato 101. Además, las nanopartículas 106 de tinta de PZT a escala nanométrica depositadas contienen una estructura de partícula cristalina que no requiere ninguna etapa post-procesamiento para hacer crecer los cristales. El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede depositarse sobre el sustrato 101 en una forma personalizada 164 (véase la figura 6B).
El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede someterse a un proceso de inversión de la polaridad con una fuente de suministro 176 de tensión (véase la figura 7) antes de ser usado en el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural para monitorización de la integridad estructural 172 de una estructura
30. El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede acoplarse a un conjunto 140 de cable de alimentación y comunicación formado a partir de una tinta conductora 168 depositada sobre el sustrato 101 mediante el proceso 122 de depósito de tinta antes de usarlo en el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural. Pueden usarse dos o más sensores 110 piezoeléctricos a base de tinta de nanopartículas de PZT para permitir el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural.
En otra realización de la divulgación, se proporciona un método 250 de fabricación de un sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo (PZT). La figura 9 es una ilustración de un diagrama de flujo de otra realización del método 250 de la divulgación. El método 250 comprende la etapa 252 de formular una tinta 104 de nanopartículas de zirconato-titanato de plomo (PZT) que comprende nanopartículas 106 de tinta de PZT a escala nanométrica que están precristalizadas.
El método 250 comprende, además, la etapa 254 de suspender la tinta 104 de nanopartículas de PZT en un promotor de adhesión 108 a base de sol-gel. El método 250 comprende, además, la etapa 256 de depositar la tinta 104 de nanopartículas de PZT sobre un sustrato 101 mediante un proceso de impresión por escritura directa 124 para formar un sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT. Tal como se muestra en la figura 10, el proceso de impresión por escritura directa 124 puede comprender un proceso de depósito por chorro atomizado 126, un proceso de impresión por inyección de tinta 128, un proceso de impresión en aerosol 180, un proceso de evaporación por láser pulsado 182, un proceso de impresión por flexografía 184, un proceso de impresión por micropulverización 186, un proceso de impresión serigráfica en lecho plano 187, un proceso de impresión serigráfica rotativa 188 u otro proceso de serigrafía adecuado, un proceso de impresión por huecograbado 189 u otra impresión con prensa adecuada, u otro proceso de impresión por escritura directa adecuado 124.
El sustrato 101 preferentemente comprende un material compuesto, un material metálico, una combinación de un material compuesto y un material metálico, u otro material adecuado. El sustrato 101 preferentemente comprende una primera superficie 103a y una segunda superficie 103b. El sustrato 101 puede tener una superficie no curva o plana 136 (véase la figura 5), una superficie curva o no plana 138 (véase la figura 5), o una combinación de una superficie no curva o plana 136 (véase la figura 5) y una superficie curva o no plana 138 (véase la figura 5). El proceso 122 de depósito de tinta no requiere el crecimiento de cristales de PZT 166 sobre el sustrato 101. Además, las nanopartículas 106 de tinta de PZT a escala nanométrica depositadas contienen una estructura de partícula cristalina que no requiere ninguna etapa post-procesamiento para hacer crecer los cristales. El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede depositarse sobre el sustrato 101 en una forma personalizada 164 (véase la figura 6B).
El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede someterse a un proceso de inversión de la polaridad con una fuente de suministro 176 de tensión antes de usarlo en el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural para monitorización de la integridad estructural 172 de una estructura 30. El sensor 110 piezoeléctrico a base de tinta de nanopartículas de PZT puede acoplarse a un conjunto 140 de cable de alimentación y comunicación formado a partir de una tinta conductora 168 depositada sobre el sustrato 101 mediante el proceso 122 de depósito de tinta antes de usarlo en el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural. Pueden usarse dos o más sensores 110 piezoeléctricos a base de tinta de nanopartículas de PZT para permitir el sistema 170 de monitorización de la integridad estructural.
La estructura 30 puede comprender un avión, una nave espacial, un vehículo aeroespacial, una lanzadera espacial, un cohete, un satélite, un helicóptero, una embarcación, un barco, un tren, un automóvil, un camión, un autobús, una estructura arquitectónica, una pala de turbina, un dispositivo médico, equipo de accionamiento electrónico, un dispositivo electrónico de consumo, equipo vibratorio, amortiguadores pasivos y activos, u otra estructura adecuada. El sistema 100 y los métodos 200, 250 pueden usarse en muchas industrias que incluyen, por ejemplo, generación
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