最近明尼蘇達(dá)大學(xué)的工程研究人員研究出了一種3D打印的新方法，可能引發(fā)3D打印革命。這種方法可打印出柔性傳感器，使機(jī)器人能夠感知周邊環(huán)境。這項發(fā)現(xiàn)以論文的形式刊登在Advanced Materials上，它標(biāo)志著人類在探索人體打印的漫漫長路上又邁出了一大步。

    明尼蘇達(dá)大學(xué)機(jī)械工程副教授兼首席研究員Michael McAlpine說：“我們開發(fā)的這種柔性電子織物實(shí)際應(yīng)用范圍很廣。比如將這種織物做成”仿生皮膚“應(yīng)用于外科手術(shù)機(jī)器人，可使微創(chuàng)手術(shù)進(jìn)行得更順利。因為外科醫(yī)生能通過”仿生皮膚“切實(shí)地”感受“到患者體內(nèi)狀況，而不是像現(xiàn)在這樣僅能倚靠相機(jī)。除此之外，這些傳感器也可使機(jī)器人更容易偵查地形，從而依據(jù)環(huán)境調(diào)整行走路線。”

    McAlpine在13年用集成電子和新型3D打印納米材料制成了“仿生耳”，在國際上獲得廣泛好評。他說這次的柔性電子織物的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)也有大用處，比如在人體皮膚上打印電子器件，這項應(yīng)用是便攜性的，所以它最終可用于監(jiān)測人體健康或幫助士兵現(xiàn)場檢測危險化學(xué)品或爆炸物。

    McAlpine還表示：“盡管現(xiàn)實(shí)生活中我們還沒能在人體皮膚上印刷，但在模型手的弧面上印刷是完全沒有問題的。并且，我們將打印設(shè)備與皮膚接觸，出現(xiàn)了令人驚訝的結(jié)果：設(shè)備非常的敏感，甚至可以實(shí)時檢測人的脈搏。”

    McAlpine和他的團(tuán)隊使用一體式3D打印機(jī)制作了獨(dú)特的感應(yīng)面料。這個多功能3D打印機(jī)是他們在實(shí)驗室中建立的，機(jī)器有四個噴嘴，用于注射打印裝置層的各種專用“油墨”。“人造皮膚”以硅樹脂為基底，頂層和底層的電極由可導(dǎo)電的油墨和線圈狀的壓力傳導(dǎo)器制成，因為頂層電極不易放置，所以在裝備過程中會有一個支撐層支撐著頂層電極，這層支撐層會在最后的制備步驟中被沖洗掉。

    最讓人驚訝的是，這種柔性傳感器中所有的“油墨”都可設(shè)置成室溫，能夠在人體上進(jìn)行直接打印。而常規(guī)3D打印塑料通常在熔融時溫度過熱，在冷卻至皮膚溫度時材質(zhì)過硬。相比之下，這些3D打印的柔性傳感器可以拉伸至原始尺寸的三倍，這是以往所不能做到的。

    McAlpine說：“這是一種全新的打印電子器件的方式，我們有一臺多功能打印機(jī)，只需要打印幾層就可以制備出這些靈活、靈敏的傳感器。它強(qiáng)大的功能將可能使我們的研究方向從健康監(jiān)測擴(kuò)大到能量收集，再擴(kuò)大到化學(xué)傳感等領(lǐng)域。

    根據(jù)研究人員的說法，該項研究最重要的部分是制備過程囊括了后續(xù)的生產(chǎn)過程。McAlpine說：“大多數(shù)研究都是先發(fā)現(xiàn)某些東西，再進(jìn)行擴(kuò)展探索，往往在能夠使用前都需要經(jīng)歷幾年時間。而這一次，生產(chǎn)過程在制備過程中就已完成，所以說各方面都準(zhǔn)備好了，只等一聲令下就可生產(chǎn)起來。”McAlpine對這項研究抱有極大期望，他說，“我們下一步的研究方向是朝著半導(dǎo)體油墨發(fā)展，并且將在人體中進(jìn)行打印。這種對柔性傳感器的打印技術(shù)在未來將具有無限可能。”