顆粒在線訊：壓力傳感器是精確感知外力的重要工具，但它們通常只能感知單一方向的力。在一項(xiàng)新的研究中，韓國(guó)的科學(xué)家們通過(guò)3D打印導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料來(lái)制造與溫度傳感器耦合進(jìn)行電阻校準(zhǔn)的多向壓力傳感器，從而將壓力傳感器提升到了一個(gè)新的水平。這種3D打印的傳感器成本低，能夠用于大批量生產(chǎn)的機(jī)器人夾持器和觸覺(jué)傳感器之中。

采用導(dǎo)電碳纖維復(fù)合材料3D打印內(nèi)置溫度傳感器的壓力傳感器

處理諸如異常步態(tài)和肌肉疾病等許多醫(yī)學(xué)問(wèn)題需要精確的壓力感應(yīng)，在此方面，簡(jiǎn)單、輕便且成本低的柔性壓力傳感器備受關(guān)注。這些傳感器是通過(guò)增材制造或通常所說(shuō)的3D打印的方式被設(shè)計(jì)和制造的，使用導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料作為構(gòu)建材料。然而，直到目前為止，所有3D打印的壓力傳感器都只能感知單一方向的外力，這在實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用可能會(huì)涉及到沿不同的角度和方向施加力的情況。此外，大多數(shù)導(dǎo)電聚合物的電阻會(huì)隨溫度而變化，必須進(jìn)行補(bǔ)償才能精確感應(yīng)壓力。

在發(fā)表于《Composites Part B：Engineering》中的一篇論文中，由韓國(guó)大邱慶北科技學(xué)院的Hoe Joon Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，采用全新設(shè)計(jì)的、與溫度傳感元件耦合的多軸壓力傳感器解決了這一問(wèn)題，克服了傳統(tǒng)傳感器的局限性。Hoe Joon Kim教授解釋說(shuō)：“我們的多軸壓力傳感器即使在傾斜力的作用下，也能成功地捕捉到讀數(shù)。同時(shí)，溫度傳感元件可以根據(jù)溫度變化校準(zhǔn)電阻漂移。不僅如此，可擴(kuò)展的低成本制造方法還與各種商用3D打印機(jī)完全兼容?！?/p>

科學(xué)家們首先使用多壁碳納米管（MWCNTs）和聚乳酸（PLA）制備了可打印的導(dǎo)電聚合物，接著，他們采用商用彈性體和由MWCNTs/PLA復(fù)合材料長(zhǎng)絲制成的傳感材料，通過(guò)3D打印構(gòu)建了傳感器的主體。該傳感器是基于一個(gè)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)，下面有凹槽，采用3個(gè)壓力感應(yīng)元件進(jìn)行多軸壓力檢測(cè)，采用溫度感應(yīng)元件進(jìn)行電阻校準(zhǔn)。通過(guò)評(píng)估每個(gè)壓力感應(yīng)元件的響應(yīng)，該傳感器能夠成功地校準(zhǔn)作用力的大小和方向。這種保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，當(dāng)安裝在一個(gè)3D打印的觸發(fā)器和一個(gè)手爪中時(shí)，能夠清楚地區(qū)分不同的人體動(dòng)作和抓持動(dòng)作。

Kim comments教授表示：“這種3D打印技術(shù)已在能源、生物醫(yī)藥和制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。將這種傳感元件加入到機(jī)器人夾持器和觸覺(jué)傳感器中，可以檢測(cè)出隨溫度變化的多個(gè)方向的力，這預(yù)示著機(jī)器人技術(shù)新時(shí)代的到來(lái)?！?/p>