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超細3D打印光纖可監控面罩的洩漏



劍橋大學的研究人員已經利用3D打印的最新發展來生產電子纖維,這些電子纖維可以用作肉眼監測健康的傳感器。該光纖最初用於便攜式呼吸傳感器進行演示,但研究小組表示,該方法還可用於生產適用於各種應用的低成本傳感器。

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該團隊的3D打印技術使用銀和半導體聚合物來生產包裹在薄聚合物護套中的導電纖維芯。 此方法類似於典型的導線結構,但直徑僅幾微米,比人的頭髮細100倍。

科學家將這種光纖傳感器變成便攜式呼吸監測器,將其戴在口罩上,然後用它來監測受試者的呼吸。 該團隊不僅使用傳感器來成功檢測呼吸急促,呼吸急促和模擬咳嗽的跡象,而且還可以靈敏地跟踪受試者面具的位置。

在將其應用於織物口罩和手術口罩後,研究小組發現漏氣主要來自正面,尤其是在咳嗽時。 當涉及到N95口罩時,研究人員發現其大部分洩漏來自側面。 考慮到口罩在解決COVID-19方面的重要性,這被證明是一個有用的實驗,同時也證明了該設備的潛力。 該團隊表示,該設備的性能優於類似的商用傳感器。

“與傳統的薄膜技術相比,由小型導電纖維製成的傳感器對於3D流體和氣體的體積感測特別有用,但是到目前為止,將它們打印並集成到設備中並進行批量生產一直是一個挑戰,” Dr。Dr.說來自劍橋工程系的Yan Yan Shery Huang領導了這項研究。

該團隊還能夠使用其通用的3D打印技術生產尺寸和形狀與生物細胞相似的生物相容性纖維。 研究小組說,這些顯微設備可用於幫助將細胞“引導”到所需模式。 此外,這些光纖還可以連接到智能手機,以通過聲學驅動的壓電技術感知聲音,並最終幫助用戶更好地了解周圍的環境。

“我們的光纖傳感器重量輕,價格便宜,體積小且易於使用,因此它們可能成為普通大眾進行自我測試以獲取環境信息的家庭測試設備。” 黃說。

這項研究發表在《科學進步》雜誌上。