如步態(tài)異常和肌肉疾病等諸多醫(yī)學(xué)問題的治療，均需要對作用壓力有精確的感知。因此，簡單、輕便、低成本的柔性壓力傳感器引起了相當(dāng)多的關(guān)注。這些傳感器是通過“增材制造”或常稱為“3D打印”來設(shè)計和制造的，主要使用導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料作為其構(gòu)建材料。

來自韓國的一支研究團隊利用3D打印技術(shù)開發(fā)了一種新型多方向的壓力傳感器，并與溫度傳感器相結(jié)合;3D打印技術(shù)成本低，同時還可擴展到智能機器人系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)。

然而，迄今為止開發(fā)的所有3D打印壓力傳感器均僅限于感知單一方向的作用力。但這對于現(xiàn)實應(yīng)用來說是不夠的，因為現(xiàn)實世界中的力可能從各種角度和方向施加。此外，大多數(shù)導(dǎo)電聚合物的電阻會隨溫度變化而改變，必須通過補償來實現(xiàn)精確的壓力傳感。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，在Composites Part B: Engineering期刊上發(fā)表的一項研究中，來自韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)的Hoe Joon Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊解決了上述問題，采用了新設(shè)計的多軸壓力傳感器與測溫元件相結(jié)合，從而克服了傳統(tǒng)傳感器的局限性。論文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109079。

“我們的多軸壓力傳感器即使在傾斜力作用下，也能成功捕獲讀數(shù)。此外，該測溫元件可以校準(zhǔn)隨溫度變化的電阻標(biāo)定。同時，可擴展性和低成本制造工藝與商用3D打印機完全兼容?！盞im教授解釋道。

該項研究中，研究人員首先利用多壁碳納米管(MWCNT)和聚乳酸(PLA)制備了可打印的導(dǎo)電聚合物。然后，利用商用彈性體與MWCNT/PLA復(fù)合絲制成的傳感材料3D打印制造了傳感器原型。該傳感器基于底部有空心槽的bumper結(jié)構(gòu)(緩沖墊結(jié)構(gòu))，采用了三顆用于多軸壓力檢測的壓力傳感元件和一顆用于電阻校準(zhǔn)的溫度傳感元件。該傳感器通過評估每顆壓力傳感元件的響應(yīng)，可以成功地校準(zhǔn)作用力的大小和方向。將這種bumper結(jié)構(gòu)安裝在3D打印的觸發(fā)器和握力器時，可以清晰地區(qū)分不同的人體動作和抓取動作。

研究人員對3D打印傳感器的未來前景非?？春?。“3D打印技術(shù)將在能源、生物醫(yī)學(xué)和制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過在機器人抓手和觸覺傳感器中引入該傳感元件，可以實現(xiàn)多方向作用力隨溫度變化的檢測，這預(yù)示著機器人技術(shù)新時代的到來。”Kim教授興奮地評論說。