原標(biāo)題：基于碳材料 3D 打印，中科院上海高研院在柔性觸覺(jué)傳感領(lǐng)域獲進(jìn)展

基于碳材料的3D打印技術(shù)，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院（上海高研院）在柔性觸覺(jué)傳感領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)展。以下是對(duì)該進(jìn)展的詳細(xì)介紹：

一、研究背景與意義

觸覺(jué)傳感器是一種能夠感知外界刺激（如壓力、溫度、濕度等）并將這些刺激轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)進(jìn)行傳輸和處理的電子器件。在智能機(jī)器人、人工假肢、人體健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，柔性觸覺(jué)傳感器具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的傳感器制造方法存在加工周期長(zhǎng)、復(fù)雜聚合物基微結(jié)構(gòu)制造困難等問(wèn)題，限制了傳感器性能的提升。因此，采用3D打印技術(shù)制造柔性觸覺(jué)傳感器成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

二、研究成果

上海高研院的研究團(tuán)隊(duì)在基于碳材料的3D打印柔性觸覺(jué)傳感器方面取得了重要突破。他們通過(guò)模擬人體皮膚的結(jié)構(gòu)和傳感機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種具有指紋微結(jié)構(gòu)的新型多功能電子皮膚。這種電子皮膚采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球與石墨烯的結(jié)合，通過(guò)3D打印技術(shù)制備而成。

具體來(lái)說(shuō)，研究人員利用乳化的方法制備出PDMS微球，并通過(guò)利用未交聯(lián)的PDMS-石墨烯混合溶液對(duì)PDMS微球形成包覆。制備的石墨烯-PDMS微球油墨可以通過(guò)噴頭擠出形成三維立體結(jié)構(gòu)，并通過(guò)熱固化成型。這種制備方法不僅簡(jiǎn)化了傳感器的制造流程，還提高了傳感器的性能。

三、傳感性能與應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種基于石墨烯-PDMS微球的柔性觸覺(jué)傳感器對(duì)壓力具有靈敏響應(yīng)，而且能有效反饋摩擦力的大小。利用這一特性，傳感器可以區(qū)分出具有不同微米級(jí)粗糙度的表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面的微觀形貌、硬度等信息的有效區(qū)分和識(shí)別。此外，通過(guò)風(fēng)載實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了傳感器對(duì)氣體等流體也具有有效響應(yīng)。

這一研究成果在多個(gè)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。例如，在智能機(jī)器人領(lǐng)域，這種柔性觸覺(jué)傳感器可以作為機(jī)器人的“皮膚”，提高機(jī)器人的工作效率和智能化水平；在生物醫(yī)療領(lǐng)域，傳感器可以用于監(jiān)測(cè)人體的健康狀況，如心跳、血壓等生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，傳感器可以用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)效果。

四、研究展望

雖然上海高研院在基于碳材料的3D打印柔性觸覺(jué)傳感器方面取得了重要進(jìn)展，但仍有待進(jìn)一步的研究和優(yōu)化。例如，需要進(jìn)一步提高傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性，以滿足更復(fù)雜和更精細(xì)的觸覺(jué)感知需求；同時(shí)，還需要探索更多的新型碳材料和3D打印技術(shù)，以拓展傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和提高其綜合性能。

綜上所述，基于碳材料的3D打印技術(shù)在柔性觸覺(jué)傳感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的研究?jī)r(jià)值。上海高研院的研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)展，為未來(lái)的研究和應(yīng)用提供了有力的支持和借鑒。