3D打印傳感器

 物聯(lián)網(wǎng)(IoT)被譽為我們技術(shù)發(fā)展的下一個重大步驟之一，愿景有點烏托邦式：系統(tǒng)收集信息，然后在超連接網(wǎng)絡(luò)中快速傳遞信息，并使用這些數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)見解并采取行動，以改善我們的日常生活。通過提高設(shè)備效率，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和交通等領(lǐng)域，幫助廢物管理和個人健康，它可以節(jié)省更多能源。

物聯(lián)網(wǎng)的功能是許多因素的結(jié)果，但是要考慮的一個基本方面是將用于在整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中收集數(shù)據(jù)的傳感技術(shù)。我們不僅必須考慮這些傳感器的強度和功率，而且還必須考慮如何創(chuàng)建如此大量的設(shè)備，以便充分跟蹤世界上產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。3D打印技術(shù)和納米材料的使用正是在這里發(fā)揮作用的。當一起使用時，它們可以幫助創(chuàng)建我們設(shè)想的無縫，強大的物聯(lián)網(wǎng)。

3D打印的優(yōu)勢 3D打印是一項快速發(fā)展的技術(shù)，具有在科學(xué)，工業(yè)甚至日常環(huán)境中提供巨大價值的潛力。可以切實看到用于創(chuàng)建和批量生產(chǎn)大量IoT傳感器的技術(shù)。至少，增材制造工藝可以幫助設(shè)計傳感器電子部件的最佳外殼。由于此過程，您無需從頭開始即可輕松修改或向機箱添加新功能。隨著傳感器的發(fā)展和形式或功能的改變，這種靈活性肯定會受益于傳感器的創(chuàng)建。 但是3D打印電子組件令人振奮的發(fā)展將真正釋放強大而功能強大的IoT傳感器的大規(guī)模生產(chǎn)。導(dǎo)電墨水的使用-一種用于3D打印的墨水，其中注入了銅，銀和金等導(dǎo)電材料-不僅使我們能夠方便地打印電子產(chǎn)品，而且還消除了傳統(tǒng)2D電路板的限制。通過創(chuàng)建可以采用多種不同形狀或尺寸的三維電路板，我們將能夠構(gòu)建更多用途的設(shè)備陣列。重要的是，這可以鞏固和加速物聯(lián)網(wǎng)傳感器的創(chuàng)建。發(fā)揮納米材料的作用 除了諸如導(dǎo)電墨水之類的3D打印傳感器的發(fā)展之外，我們還可以轉(zhuǎn)向納米材料，這種材料因其高功能而經(jīng)常被引用。特別地，石墨烯被認為是傳感器的理想材料：它耐用，靈活，導(dǎo)電性強，并且可以通過溫度，光，壓力等因素檢測環(huán)境變化，甚至可以感知化學(xué)變化。大量研究已投入到釋放石墨烯的功能中，其在傳感器中的使用可以幫助為物聯(lián)網(wǎng)提供準確的信息。 這意味著它可以滿足IoT傳感器的內(nèi)部和外部需求(即創(chuàng)建堅固，有彈性的外殼和功能強大的電子零件)?？吹?D打印在實現(xiàn)更大范圍的傳感器創(chuàng)建方面將發(fā)揮怎樣的作用，可以認為將這一過程與石墨烯配對將極大地提升IoT系統(tǒng)的功能。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器為了能夠?qū)ζ渲車沫h(huán)境提供準確的測量，其強度必須足以承受雨雪等惡劣條件，或者在某些工業(yè)情況下，必須具有足夠的強度以承受來自海洋應(yīng)用的極端熱量甚至鹽分侵蝕。對于更傳統(tǒng)的金屬和材料，這些元素可能會在技術(shù)上迅速磨損，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準確，從而破壞物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。不斷更換傳感器，使耐用的納米材料成為制造傳感器的理想基礎(chǔ)，效率也非常低下。 但是要克服的另一個障礙是圍繞運行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所需的大量傳感器。市場研究人員估計，當今世界已經(jīng)有超過200億個互聯(lián)設(shè)備，而且隨著我們技術(shù)的進步和尋求實現(xiàn)真正的IoT的情況下，這個數(shù)字只會持續(xù)增長。大量的設(shè)備轉(zhuǎn)化為同樣大量的傳感器，而使先進的，基于納米材料的傳感技術(shù)得以廣泛使用是一項艱巨的挑戰(zhàn)性工作，尤其是在過去證明了大規(guī)模生產(chǎn)納米材料(如石墨烯)時非常困難。另外，即使基于納米材料的傳感器具有如此的能力，實現(xiàn)如此多的傳感器的成本也可能會在尋求這種原因方面造成許多停頓。

過去一直難以生產(chǎn)的“奇妙材料”石墨烯最近已經(jīng)看到了潛在的突破，將使科學(xué)家能夠創(chuàng)造出更大的數(shù)量，這在3D打印IoT傳感器的情況下意味著打印機可以很好地使用很多材料用。

科學(xué)家最近還對使用石墨烯的3D打印對象進行了實驗，這可能被證明是解鎖用于IoT的基于納米材料的傳感器的最終關(guān)鍵。中國的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種利用虛擬2D材料通過使用氧化石墨烯墨水來創(chuàng)建3D對象的方法，并且已經(jīng)成功地使用納米材料來創(chuàng)建微型超級電容器。

中國3D打印網(wǎng)點評：

可以說，如果石墨烯墨水可用于3D打印電池，傳感器技術(shù)也不會落后很多。例如，石墨烯已用于3D打印受到生物啟發(fā)的纖毛傳感器，該傳感器模仿自然界中生物如何感知周圍環(huán)境。與印刷傳感器技術(shù)的其他發(fā)展(例如與可穿戴設(shè)備的集成)相結(jié)合，科學(xué)界已朝著使批量生產(chǎn)基于納米材料的傳感器的過程發(fā)展，使其更實惠的方向邁出了重要一步。

在討論物聯(lián)網(wǎng)帶來的驚人可能性時，傳感技術(shù)的發(fā)展以及克服在其創(chuàng)建和實施過程中遇到的各種障礙的需求似乎已成為人們關(guān)注的問題。但是，盡管存在這些挑戰(zhàn)，但物聯(lián)網(wǎng)有望在2020年成為主流。而且，從3D打印和用于傳感器的納米技術(shù)的發(fā)展軌跡來看，很明顯，我們正在逐步實現(xiàn)基于傳感器的無縫物聯(lián)網(wǎng)。