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。在一項新的研究中，韓國的科學家們通過3D打印導電聚合物復合材料來制造與溫度傳感器耦合進行電阻校準的多向壓力傳感器，從而將壓力傳感器提升到了一個新的水平。這種3D打印的傳感器成本低，能夠用于大批量生產(chǎn)的機器人夾持器和觸覺傳感器之中。

采用導電碳纖維復合材料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)學問題需要精確的壓力感應，在此方面，簡單、輕便且成本低的柔性壓力傳感器備受關注。這些傳感器是通過增材制造或通常所說的3D打印的方式被設計和制造的，使用導電聚合物復合材料作為構(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，這在實際應用中遠遠不夠，因為實際應用可能會涉及到沿不同的角度和方向施加力的情況。此外，大多數(shù)導電聚合物的電阻會隨溫度而變化，必須進行補償才能精確感應壓力。

在發(fā)表于《Composites Part B：Engineering》中的一篇論文中，由韓國大邱慶北科技學院的Hoe Joon Kim教授領導的一個科學家團隊，采用全新設計的、與溫度傳感元件耦合的多軸壓力傳感器解決了這一問題，克服了傳統(tǒng)傳感器的局限性。Hoe Joon Kim教授解釋說：“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，溫度傳感元件可以根據(jù)溫度變化校準電阻漂移。不僅如此，可擴展的低成本制造方法還與各種商用3D打印機完全兼容。”

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

Kim comments教授表示：“這種3D打印技術已在能源、生物醫(yī)藥和制造業(yè)中有著廣泛的應用。將這種傳感元件加入到機器人夾持器和觸覺傳感器中，可以檢測出隨溫度變化的多個方向的力，這預示著機器人技術新時代的到來。”