柔性多功能纖維傳感器在電子皮膚、人機交互等領域應用潛力巨大，但存在成本高、生產效率低、集成困難等挑戰，且傳統傳感器多依賴短碳材料或碳納米管，制備工藝復雜，功能單一，多功能集成需復雜結構優化與材料組合。來自西安交通大學機械工程學院的韓賓副教授團隊，利用連續碳纖維（CCF）和熱塑性聚氨酯（TPU），結合熔融沉積建模（FDM）3D打印技術與星形超材料設計，開發出柔性多功能傳感器，該傳感器通過CCF的壓阻特性實現對機械壓力、溫度等外部刺激的敏感檢測，解決了傳統傳感器的痛點。相關工作以“3D printed continuous carbon fiber reinforced TPU metamaterials for flexible multifunctional sensors”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上。
 

研究要點
1. 研究背景與挑戰：傳統柔性傳感器制備復雜、成本高且功能單一，需創新方案實現多功能集成。

2. 材料與結構設計：采用CCF/TPU復合材料結合星形超材料，通過FDM 3D打印制備柔性多功能傳感器。

3. 性能與測試：傳感器對應變（0-180%）、應力（0-1 MPa）、溫度（30-100℃）響應良好，循環穩定性佳。

4. 應用與系統：用于監測人體關節運動，構建柔性傳感系統控制機械臂，展現人機交互潛力。

5. 優勢與意義：相比傳統傳感器，具材料簡單、工藝簡便、成本低等優勢，推動可穿戴與工業傳感發展。

文章來源：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162767

(責任編輯：admin)

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