3D列印感測器在極端條件下可實時傳遞「警告」

近日，沙烏地阿拉伯國際阿布杜拉科技大學（KAUST）的一個研究小組發表了一篇論文，提出了3D列印的一次性無線感測器可用於檢測大面積環境。

研究表明，3D列印作為製造低成本的、完全集成無線感測器的潛力，可用於極端環境條件，如森林火災和工業泄漏。

3D列印結構

KAUST研究人員提出的系統依賴於一個中央天線，用作一個感測器網路的接收器的戰略位置，即在冷卻塔和煙囪內部，或種植在地面上的樹上。

一次性感測器或節點本身由三個不同的部分組成：用於監測濕度的空氣電容器、電路板，以及一個完整的金屬條盒，用於隨後的感測器和一個天線。

這三個核心部分同時3D列印在Stratasys的剛性不透明VeroBlackPlus材料中。在使用Stratasys的Objet260 Connex13D印表機進行3D列印時，其噴射墨水層使用紫外光固化成3D部件。

然後將金屬、導電條紋列印到包裝的壁上，以使感測器用於檢測氣體和溫度。它們是由內部研究人員開發的一種銀色墨水進行的二維噴墨列印。

完成的立方體尺寸為21mmx21mmx21mm，其能夠在狹窄的空間內進行安裝。

衛星觀測的替代方法？

衛星成像是現有感測器的替代品，但這種方法有兩個主要缺點。通過這種距離傳遞信息會導致信息響應的延遲。衛星觀測還需要在固定的地點永久性放置衛星，這是不切實際的。

相比之下，KAUST的感測器從理論上說可以放置在任何位置。測試表明，它們可以將溫度、濕度和H2S [硫化氫]的讀數傳達到相當遠的距離，這使得其非常適用於提供警告野火和氣體泄漏的情況。此外，其還進行了跌落試驗，顯示即使在15英尺高的地方墜落之後，這些裝置也能夠運行。

研究人員討論了將單個晶元集成到設備的進一步改進，並且依靠改進的能夠沉積金屬和電油墨的3D印表機的可用性。

3D列印感測器領域

該研究結果於2011年5月19日在Advanced Materials Technologies雜誌上發表。由Muhammad Fahad Farooqui、Muhammad Akram Karimi、Khaled Nabil Salama和Atif Shamim共同撰寫。

據悉，Muhammad Fahad Farooqui和Atif Shamim以及第三位研究員Christian Claudel先前已經在開發用於洪水檢測的類似感測器。

明尼蘇達大學的McAlpine研究小組也採用3D列印技術製作微型感測器，從而促進智能、可穿戴技術和仿生皮膚的發展。

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