超細(xì)的3D打印纖維可以監(jiān)測口罩的滲漏情況

來自: cnBeta

劍橋大學(xué)的研究人員利用 3D 打印的最新進(jìn)展生產(chǎn)出了電子纖維，這些纖維可以在肉眼看不見的前提下作為健康監(jiān)測的傳感器。該纖維最初被運(yùn)用到一種便攜式呼吸傳感器來做演示，但團(tuán)隊(duì)表示，該方法也可用于生產(chǎn)低成本的傳感器，用于一系列應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)的 3D 打印技術(shù)使用銀和半導(dǎo)體聚合物來生產(chǎn)導(dǎo)電纖維芯，包裹在薄薄的聚合物護(hù)套中。這種方式與典型的電線結(jié)構(gòu)相似，但直徑僅僅只有幾微米，比人的頭發(fā)細(xì) 100 倍左右。

科學(xué)家們將這種纖維傳感器變成了一種便攜式呼吸監(jiān)測器，將其應(yīng)用在口罩上，然后用它來監(jiān)測受試者的呼吸。該團(tuán)隊(duì)利用該傳感器不僅成功檢測到呼吸急促、氣短和模擬咳嗽的跡象，還能敏感地追蹤到受試者面罩的漏氣位置。

將其應(yīng)用于織物口罩和手術(shù)口罩后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，漏氣主要來自前面，尤其是在咳嗽時。當(dāng)涉及到 N95 口罩時，研究人員發(fā)現(xiàn)，其大多數(shù)泄漏來自側(cè)面。鑒于口罩在解決 COVID-19 方面的重要性，這被證明是一個有用的實(shí)驗(yàn)，同時也證明了該設(shè)備的潛力，該團(tuán)隊(duì)表示該設(shè)備的性能優(yōu)于同類商業(yè)傳感器。

"與傳統(tǒng)的薄膜技術(shù)相比，由小型導(dǎo)電纖維制成的傳感器對 3D 中的流體和氣體的體積傳感特別有用，但到目前為止，將它們打印和融入設(shè)備，并大規(guī)模制造它們一直是一個挑戰(zhàn)，"領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的劍橋工程系的 Yan Yan Shery Huang 博士說。

該團(tuán)隊(duì)還能夠利用其多功能的 3D 打印技術(shù)生產(chǎn)出與生物細(xì)胞大小和形狀相似的生物相容性纖維。該團(tuán)隊(duì)表示，這些微觀裝置可用于幫助 "引導(dǎo)"細(xì)胞進(jìn)入所需的模式。此外，這些纖維還可以連接到智能手機(jī)上，通過聲學(xué)驅(qū)動的壓電技術(shù)來感知聲音，最終幫助用戶更好地認(rèn)識周圍環(huán)境。

"我們的纖維傳感器重量輕、價格便宜、體積小、使用方便，因此它們有可能變成家庭測試設(shè)備，讓普通大眾進(jìn)行自我測試，以獲取環(huán)境信息。"Huang 說。

該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。