裸眼看不见的3D打印纤维可测量空气颗粒等

从研究者剑桥大学已经开发了3D打印微小的，透明的电子纤维的新一代传感器的方法。这种纤维比人的头发细100倍，可用于制造能够闻，听和触摸的设备。研究结果发表在《科学进展》上。

在研究与当前COVID-19大流行特别相关的现象时，该报告的第一作者，来自剑桥大学工程系的博士安迪·王（Andy Wang）试图测量在正常呼吸，快速呼吸和模拟过程中通过面罩泄漏的呼吸湿气量。咳嗽。为此，同样来自工程系的Yan Yan Shery Huang博士带领团队进行了3D打印由银和/或半导体聚合物制成的复合纤维。

该图演示了银和PEDOT：PSS的3D打印，以创建人眼看不见的电子纤维。图片由“科学进步”提供。

研究人员开发的工艺是直接墨水书写的一种形式，其中将银或称为聚（3,4-乙撑二氧噻吩）的聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）的聚合物通过离子枪蚀刻沉积在铜接触垫上。纤维进入垫。纤维在两个铜垫之间拉伸，桥接两个电极。

为了演示应用，该团队创建了传感器，用于测量通过面罩泄漏的水分。传感器能够确定从织物或手术口罩泄漏的最多的部位是从正面泄漏的，尤其是在咳嗽时，而N95口罩的泄漏最多的部位是从顶部和侧面。确定正确佩戴所有面罩有助于减弱呼出气流。

“与传统的薄膜技术相比，由小型导电纤维制成的传感器对于3D流体和气体的体积感测尤其有用，但是到目前为止，将它们打印并集成到设备中并大规模制造它们一直是一个挑战，黄医生说。“我们的光纤传感器重量轻，价格便宜，体积小且易于使用，因此有可能将其转变为家庭测试设备，以使公众能够进行自我管理的测试以获取有关其环境的信息。”

独特的是，这些传感器可用于制造非接触式，可穿戴的便携式呼吸传感器，该传感器可连接至智能手机以收集呼吸模式以及声音和图像。该技术超出了呼吸传感器的范围，该团队建议，具有与生物细胞相似大小的生物相容性纤维可以使它们引导细胞运动并以电信号的形式实际测量过程。

LED灯从银色的3D打印网格中悬挂下来。图片由“科学进步”提供。

由于光纤是如此之小，以至于肉眼无法看到，因此该团队能够3D打印光纤，以漂浮在空中漂浮的LED灯。如上图所示，LED悬挂在由银纤维制成的透明阵列中。研究人员未来的工作包括用于移动健康监测和生物机器接口的多功能传感器。

正如我们的电子产品3D打印系列中详细介绍的那样，这只是一小部分研究，最终可能会导致在单个构建过程中对完整的功能对象进行3D打印。目前，只有少数商业公司提供此类技术的基础，包括Optomec。这项研究表明，不仅3D打印如此复杂的设备是可能的，而且还可以通过进一步缩小电子设备的方式推进现有技术。