在不久的將來，一款新型的3D打印“仿生皮膚”將使機器人用觸覺感知到周圍的世界。研究人員還表示，這一成果向在人類身體上直接“打印”電子設備的目標又邁進了一步。這項技術中使用的多層“墨水”可以在室溫下設置，因此使用其打印出來的電子織物具有幾乎“無窮無盡”的應用可能，包括用在外科手術機器人上，或者用于探測爆炸物的可穿戴設備。

[[191151]]

一款新型的3D打印“仿生皮膚”將使機器人用觸覺感知到周圍的世界。研究人員還表示，這一成果向在人類身體上直接“打印”電子設備的目標又邁進了一步。

[[191152]]

在打印過程中，犧牲層可以保持頂層的位置不變，一旦打印完成，這一層就會被洗掉。

明尼蘇達大學的工程師們使用自己研發(fā)的一臺3D打印機制作了這些可伸展的電子感受設備。這臺特制的打印機具有4個噴嘴，可以為“仿生皮膚”的不同層次提供不同類型的特制“墨水”。“我們開發(fā)的這種可伸展電子織物具有許多實際用途，”機械工程助理教授邁克爾·麥卡爾平(Michael McAlpine)說，“將這種‘仿生皮膚’用在外科手術機器人上，可以使外科醫(yī)生在微創(chuàng)手術中有真實的感覺，從而使手術更加容易，而不是像現(xiàn)在一樣只使用攝像機。對其他機器人來說，這些感受器有利于它們更方便地行走并與周圍環(huán)境互動。”

這種電子織物具有由硅制成的基底層，頂部和底部的電極由導電性的墨水、一個螺旋形的壓力感受器和一個“犧牲層”組成。在打印過程中，犧牲層可以保持頂層的位置不變，一旦打印完成，這一層就會被洗掉。

傳統(tǒng)的3D打印系統(tǒng)往往使用高溫、剛性的液態(tài)塑料，而此項研究中使用的多層“墨水”可以在室溫下設置，這意味著它可以直接打印到人體皮膚上。“雖然我們還沒有在人體皮膚上打印，但利用這一技術，我們已經(jīng)在一只模型手的彎曲表面上成功進行了打印，”麥卡爾平說，“我們還把一個打印好的織物與皮膚接觸，驚喜地發(fā)現(xiàn)它非常敏感，甚至可以實時探測到脈搏。”

除了潛在的醫(yī)學應用，研究人員還表示，這種材料代表的將是“終極的可穿戴技術”。利用這種材料，未來我們可以直接透過皮膚來監(jiān)控健康狀況，或在軍事場景中探測危險的化學物質(zhì)或爆炸物。“這是一種3D打印電子設備的全新方法，”麥爾卡平說，“我們有一臺多功能的3D打印機，能進行不同層次的打印，制成這些可伸展的感受設備。從健康監(jiān)測到能量采集，再到化學物質(zhì)探測，這項技術可以有許多方向的應用。”

研究人員還表示，這項技術的實際應用將會很快到來，因為產(chǎn)品的制造已經(jīng)被整合到了打印過程中。“大部分研究中，你有了某些發(fā)現(xiàn)，然后這些發(fā)現(xiàn)需要按比例擴大，”麥爾卡平說，“有時候，一項技術需要許多年時間才能準備好投入應用。這一次，產(chǎn)品制造已經(jīng)被整合到了打印過程中，這項技術已經(jīng)為實際應用做好了準備。未來的可能性是無窮的。”