3D打印機制作傳感器成為無線物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵

　　物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，是互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)展后產(chǎn)生的必然需求，它通過提高設(shè)備效率，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和交通等領(lǐng)域，幫助廢物管理需求和個人健康，以節(jié)省更多資源。

　　物聯(lián)網(wǎng)的用途極為廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等多個領(lǐng)域，將極大地改變我們目前的生活方式，其前景非常廣闊。

　　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整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中手機數(shù)據(jù)的傳感技術(shù)，我們不僅要考慮傳感器的強調(diào)和功率，還要考慮如何創(chuàng)建如此強大的設(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(dāng)兩者一起使用時，可以創(chuàng)建設(shè)想中的物聯(lián)網(wǎng)。

　　3D打印機的優(yōu)勢

　　3D打印是一項快速發(fā)展的技術(shù)，在工業(yè)、科學(xué)、日常環(huán)境中提供了價值無限的潛力，如今，3D打印技術(shù)也運用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域了，創(chuàng)建了傳感器電子部件的最佳外殼，由于使用3D打印機技術(shù)，很容易修改機箱或向機箱添加新功能，而無需從頭開始，這節(jié)省了大量的時間和金錢成本。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。

　　3D打印將對物聯(lián)網(wǎng)傳感器的電子組件進行大規(guī)模生產(chǎn)。導(dǎo)電墨水的使用注入了銅、銀和金等導(dǎo)電材料，這不僅方便我們打印電子產(chǎn)品，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)建用途更廣的設(shè)備陣列，值得一提的是，這還能加固和加速物聯(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。特別是石墨烯被認(rèn)為是傳感器的理想材料，因為它耐用，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(zhǔn)確的信息和更大的彈性。

　　這意味著它可以滿足物聯(lián)網(wǎng)傳感器的外部和內(nèi)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�3D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(rèn)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(zhǔn)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(zhǔn)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。

　　對抗逆風(fēng)和有希望的發(fā)展

　　但是圍繞運行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所需的大量傳感器是目前面臨的一個難題。市場研究人員估計，當(dāng)今世界上已經(jīng)有超過200億個互聯(lián)設(shè)備，并且隨著先進技術(shù)的發(fā)展，這個數(shù)據(jù)還會持續(xù)增長。大量的設(shè)備轉(zhuǎn)化為同等數(shù)量的傳感器，使用先進的基于納米材料的傳感技術(shù)被廣泛應(yīng)用這是一項具有挑戰(zhàn)性的工作，尤其是在過去證明了石墨烯這樣的大規(guī)模生產(chǎn)納米材料方面存在困難。另外，實施成本即使基于納米材料的傳感器具有如此強大的功能，許多傳感器也可能會在尋求這種原因的過程中給予了許多暫停。

　　過去一直難以生產(chǎn)的“奇妙材料”石墨烯已經(jīng)看到了潛在的突破，這使科學(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。

　　▲氧化石墨烯墨水的SEM圖像

　　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。

　　▲基于石墨烯的纖毛激發(fā)傳感器

　　可以說如果石墨烯墨水可以用于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更快，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。盡管存在這些挑戰(zhàn)，但據(jù)稱物聯(lián)網(wǎng)有望在2020年成為主流，而且，當(dāng)著眼于傳感器使用的3D打印機和納米技術(shù)的發(fā)展軌跡時，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)。

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