रोबोट के लिए सिलिकॉन कच्चे माल का चयन कैसे करें?

रोबोटिक्स के लिए सिलिकॉन कच्चे माल का चयन करने के लिए चार प्रमुख आयामों के व्यापक विचार की आवश्यकता होती है: अनुप्रयोग परिदृश्य, भौतिक गुण, प्रक्रिया संगतता, लागत और स्थिरता। विशिष्ट चयन रणनीति और विश्लेषण इस प्रकार हैं:

1। आवेदन परिदृश्य के आधार पर मुख्य आवश्यकताओं का निर्धारण करें

स्पर्श संवेदक एकीकरण

आवश्यकता: एक प्रवाहकीय सामग्री (जैसे चांदी का पेस्ट या कार्बन नैनोट्यूब) या एक माइक्रोनडल सरणी संरचना को एम्बेड करना स्पर्श प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए आवश्यक है।

उदाहरण: एक यूबीसी टीम द्वारा विकसित एक सिलिकॉन-आधारित सॉफ्ट सेंसर एक कमजोर विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता है, जो कि अंडे के सटीक लोभी को सक्षम करता है। इसके लिए उत्कृष्ट चालकता और लचीलेपन के साथ एक सिलिकॉन सामग्री की आवश्यकता होती है (जैसे कि 500%से अधिक बढ़ाव के साथ एक ग्राफीन/सिलिकॉन समग्र)।

चरम वातावरण के अनुकूलता

आवश्यकता: उच्च तापमान प्रतिरोध (-50 डिग्री से 250 डिग्री) और रासायनिक प्रतिरोध (जैसे तैलीय वातावरण में)।

समाधान: एक हाइड्रोफोबिक नैनोकोटिंग (150 डिग्री से अधिक संपर्क कोण) को लागू करना सेंसर के जीवनकाल को 100,000 चक्रों तक बढ़ाता है; एक उच्च तापमान-प्रतिरोधी सिलिकॉन (जैसे एलएसआर तरल सिलिकॉन रबर, जो 200 डिग्री से अधिक तापमान का सामना कर सकता है) का चयन करना। चिकित्सा रोबोटिक्स
आवश्यकताएँ: बायोकंपैटिबिलिटी (आईएसओ 10993 प्रमाणित), बायोडिग्रेडेबिलिटी (जैसे कि चिटोसन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक त्वचा)।
उदाहरण: डिजिट सेंसर अनुकूलित सिलिकॉन सूत्रीकरण (कठोरता 25 तट ए) और स्वचालित विनिर्माण प्रक्रियाओं के माध्यम से पारंपरिक समाधानों के एक-पांचवें हिस्से तक लागत को कम करता है, जबकि चिकित्सा-ग्रेड सुरक्षा मानकों को भी पूरा करता है।
Ii। सामग्री गुणों के आधार पर प्रदर्शन आवश्यकताओं का मिलान
कठोरता और लोच
रोबोट जोड़ों को लचीलेपन और समर्थन को संतुलित करने के लिए एक मध्यम कठोरता (20-30 तट ए) की आवश्यकता होती है, जो गति सटीकता को प्रभावित करने वाली अत्यधिक विरूपण को रोकती है।
बायोनिक स्किन: मानव ऊतक के स्पर्श को अनुकरण करने के लिए एक अल्ट्रा-सॉफ्ट कठोरता (0-18 तट ए) की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, नानजिंग विश्वविद्यालय में पैन लिजिया की टीम द्वारा विकसित बायोमिमेटिक स्पर्श सेंसर एक साथ सामान्य बल (0.1-10N) और कतरनी बल (± 50 डिग्री) का पता लगाने के लिए एक बहु-परत सिलिकॉन संरचना का उपयोग करता है।
तन्य शक्ति और आंसू ताकत
लंबे समय तक यांत्रिक गति परिदृश्यों के लिए: 5MPA से अधिक या उसके बराबर तन्यता शक्ति और आंसू की ताकत 14KN/M से अधिक या उसके बराबर बार-बार झुकने और स्ट्रेचिंग का सामना करने के लिए। स्थैतिक प्रदर्शन परिदृश्यों के लिए, शक्ति की आवश्यकता को उचित रूप से कम किया जा सकता है, कम लागत वाली अवक्षेपित सिलिकॉन को प्राथमिकता देता है (जो उच्च लागत-प्रभावशीलता प्रदान करता है लेकिन फ्यूम्ड सिलिकॉन की तुलना में थोड़ा कम पारदर्शिता)।

चालकता और संकेत स्थिरता

ट्राइबोइलेक्ट्रिक सेंसर: अत्यधिक प्रवाहकीय सिलिकॉन (जैसे कि कार्बन नैनोट्यूब को शामिल करने वाले) को चुना जाना चाहिए, सिग्नल बहाव को संबोधित करने के लिए एक गतिशील चुंबकीय क्षेत्र मुआवजा एल्गोरिथ्म के साथ संयुक्त।

विजुअल स्पर्शक सेंसर: अत्यधिक पारदर्शी सिलिकॉन (जैसे कि सिलिकॉन फ्यूम्ड सिलिका के साथ प्रबलित, जो उच्च पारदर्शिता प्रदान करता है) का चयन किया जाना चाहिए, साथ ही एक बहु-दिशात्मक माइक्रो-कैमरा के साथ विरूपण को पकड़ने के लिए।

Iii। प्रक्रिया संगतता: उत्पादन व्यवहार्यता सुनिश्चित करना

मोल्डिंग प्रक्रिया

इंजेक्शन मोल्डिंग: बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त, कम-चिपचिपापन एलएसआर तरल सिलिकॉन रबर को चुना जाना चाहिए, जिसे स्वचालित रूप से और लगातार इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन को खिलाया जा सकता है।

3 डी प्रिंटिंग: अनुकूलित जटिल संरचनाओं (जैसे कि बायोनिक बोन डिज़ाइन) के लिए उपयुक्त, प्रिंट करने योग्य सिलिकॉन सामग्री का चयन किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, डिजिटल जुड़वाँ पर आधारित 3 डी प्रिंटिंग तकनीक अनुकूलन चक्रों को 2 सप्ताह से 48 घंटे तक कम कर सकती है)।

मोल्ड की गुणवत्ता: सिलिकॉन उत्पादों को आमतौर पर ढाला जाता है, और मोल्ड सटीकता सीधे उपज को प्रभावित करती है। उच्च-सटीक मोल्ड्स (जैसे कि सीएनसी-मचेड मोल्ड्स) को बूर और विरूपण से बचने के लिए चुना जाना चाहिए। वल्केनाइजेशन प्रक्रिया
उच्च तापमान वाले वल्केनाइजेशन: मोटी दीवारों वाले उत्पादों (जैसे रोबोट हाउसिंग) के लिए उपयुक्त, तापमान के सख्त नियंत्रण (150-200 डिग्री) और इलाज के समय (10-30 मिनट) की आवश्यकता होती है।
रूम-तापमान वल्केनाइजेशन: पतली दीवारों वाले उत्पादों (जैसे सेंसर की खाल) के लिए उपयुक्त, एक उत्प्रेरक (जैसे कि प्लैटिनम उत्प्रेरक) को शामिल करने की आवश्यकता होती है।
Iv। लागत और स्थिरता: प्रदर्शन और सामर्थ्य को संतुलित करना
लागत संरचना
रोबोटिक्स के लिए सिलिकॉन: यूनिट मूल्य लगभग 80-120 युआन/किग्रा है, सेंसर को एकीकृत करने के बाद उच्च लागत के साथ। बड़े पैमाने पर उत्पादन (जैसे डिजिटल जुड़वाँ पर आधारित 3 डी प्रिंटिंग तकनीक) लागत को 60%कम कर सकता है।
मेडिकल-ग्रेड सिलिकॉन: महंगा (लगभग 150-300 युआन/किग्रा), लेकिन मानकीकृत उत्पादन (जैसे कि डिजिट सेंसर ऑटोमेशन प्रक्रिया) कीमतें कम कर सकती हैं।
वहनीयता
पर्यावरण के अनुकूल सामग्री: पर्यावरण प्रदूषण को कम करने के लिए बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉन (जैसे कि चिटोसन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक त्वचा) चुनें।
ऊर्जा-बचत प्रक्रियाएं: ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए कम तापमान वाले वल्केनाइजेशन तकनीक (जैसे कमरे-तापमान वल्केनाइजेशन) का उपयोग करें। वी। अनुशंसित चयन प्रक्रिया
आवश्यकताएं विश्लेषण: रोबोट के आवेदन परिदृश्यों (जैसे, औद्योगिक, चिकित्सा, सेवा), कार्यात्मक आवश्यकताओं (जैसे, स्पर्श प्रतिक्रिया, पर्यावरण अनुकूलनशीलता), और सुरक्षा मानकों (जैसे, आईएसओ 10993, एफडीए) की पहचान करें।
सामग्री स्क्रीनिंग: आवश्यकताओं के आधार पर सिलिकॉन प्रकार (जैसे, एलएसआर, मिश्रित रबर), कठोरता (0-50 तट ए), और चालकता (चाहे प्रवाहकीय सामग्री एम्बेडिंग आवश्यक है) का चयन करें।
प्रक्रिया सत्यापन: प्रदर्शन (जैसे, तन्यता ताकत, आंसू ताकत, संकेत स्थिरता) का परीक्षण करने के लिए नमूने का उत्पादन करें, और उत्पादन लागत और व्यवहार्यता का आकलन करें।
बड़े पैमाने पर उत्पादन: उत्पाद की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए कच्चे माल के अनुपात, वल्केनाइजेशन तापमान और मोल्ड सटीकता को सख्ती से नियंत्रित करें।