近日，美國華盛頓大學(xué)的研究人員正在致力于開發(fā)一種使用3D打印技術(shù)制造易于讀取的機(jī)械力傳感器的方法，而這種傳感器使用傳統(tǒng)的制造方式幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

        基于傳感器的聚合物，這是一種特殊的材料，它能夠根據(jù)光線、溫度和受力狀況改變形狀或成份。但是這種材料在實(shí)際應(yīng)用中很難使用，比如藥物遞送裝置。本來它的這種特性很適于作為藥物遞送裝置，但是由于傳統(tǒng)的制造方式往往需要高溫和其它破環(huán)性因素，使得這種材料的敏感反應(yīng)特性經(jīng)常會(huì)在制造過程中過早激活。

功能性聚合物能夠根據(jù)光線、溫度和受力狀況改變形狀或成份，并有希望用于制造傳感器或藥物遞送裝置。 來源：ACS APPL。

      研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種使用模具來配合這種材料一起工作的方法，帶抵消上述的不利現(xiàn)象。但是由于模具本身的限制，使得產(chǎn)品的形狀和 復(fù)雜性上都受到了限制。

        而華盛頓大學(xué)的化學(xué)副教授 Andrew J. Boydston帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)則使用商用3D打印機(jī)和這些敏感材料打印出拉伸時(shí)能夠改變顏色的力傳感器。

        研究人員首先開發(fā)出一種牽張敏感性聚合物，這種材料能夠承受商用3D打印機(jī)打印頭熱端的高溫?cái)D出而不改變顏色或損壞。

        研究團(tuán)隊(duì)然后創(chuàng)建了一種狗骨形狀（兩側(cè)寬，中間窄）的工具來測(cè)試這種材料，這種工具使用市場(chǎng)上銷售的聚己內(nèi)酯（PCL）制成的，并包括一個(gè)內(nèi)帶的含螺吡喃（Spiropyran）聚合物。

當(dāng)材料被拉伸時(shí)，聚合物中的螺吡喃單元（左）就會(huì)異構(gòu)成紫色的部花青（右）。 來源：ACS APPL。

        當(dāng)壓力被施加到該裝置的任一端時(shí)，由于對(duì)含螺吡喃聚合物條帶的反作用力，變形物體就會(huì)變成紫色。他們的這一發(fā)現(xiàn)可用于測(cè)量特定材料的結(jié)構(gòu)負(fù)荷或跟蹤材料經(jīng)歷一個(gè)特定的力的時(shí)間量。

        為了測(cè)試他們的研究結(jié)果，研究人員使用相同的材料創(chuàng)建了另一個(gè)3D打印物體，并嵌入了四個(gè)含變色螺吡喃聚合物的正方形。通過對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)施加不同程度的力，研究人員可以根據(jù)嵌入正方形變紫的數(shù)量進(jìn)一步測(cè)試準(zhǔn)確性。

        Boydston稱，在傳統(tǒng)制造方式中，將一種材料嵌入另外一種材料并制造出一個(gè)裝置，特別是使用基于傳感器的材料，是比較困難的。但是3D打印機(jī)就能夠快速輕松地制造出這樣的設(shè)備。

        無論最終用戶是需要快速復(fù)制帶機(jī)械敏感性聚合物的設(shè)備，還是需要測(cè)試原型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的工程師，開發(fā)團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果對(duì)這些依靠快速原型協(xié)作他們的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的人員來說都是很有用的進(jìn)展。