3D打印传感器可能成为无缝物联网的关键
时间：2019-10-28 08:16 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
物联网的功能是许多因素的结果，但是要考虑的一个基本方面是将用于在整个物联网系统中收集数据的传感技术。我们不仅必须考虑这些传感器的强度和功率，而且还必须考虑如何创建如此大量的设备，以便充分跟踪世界上产生的大量数据。3D打印技术和纳米材料的使用正是在这里发挥作用的。当一起使用时，它们可以帮助创建我们设想的无缝，强大的物联网。
3D打印的优势
3D打印是一项快速发展的技术，具有在科学，工业甚至日常环境中提供巨大价值的潜力。可以切实看到用于创建和批量生产大量IoT传感器的技术。至少，增材制造工艺可以帮助设计传感器电子部件的最佳外壳。由于此过程，您无需从头开始即可轻松修改或向机箱添加新功能。随着传感器的发展和形式或功能的改变，这种灵活性肯定会受益于传感器的创建。
但是3D打印电子组件令人振奋的发展将真正释放强大而功能强大的IoT传感器的大规模生产。导电墨水的使用-一种用于3D打印的墨水，其中注入了铜，银和金等导电材料-不仅使我们能够方便地打印电子产品，而且还消除了传统2D电路板的限制。通过创建可以采用多种不同形状或尺寸的三维电路板，我们将能够构建更多用途的设备阵列。重要的是，这可以巩固和加速物联网传感器的创建。
发挥纳米材料的作用
除了诸如导电墨水之类的3D打印传感器的发展之外，我们还可以转向纳米材料，这种材料因其高功能而经常被引用。特别地，石墨烯被认为是传感器的理想材料：它耐用，灵活，导电性强，并且可以通过温度，光，压力等因素检测环境变化，甚至可以感知化学变化。大量研究已投入到释放石墨烯的功能中，其在传感器中的使用可以帮助为物联网提供准确的信息。
这意味着它可以满足IoT传感器的内部和外部需求（即创建坚固，有弹性的外壳和功能强大的电子零件）。看到3D打印在实现更大范围的传感器创建方面将发挥怎样的作用，可以认为将这一过程与石墨烯配对将极大地提升IoT系统的功能。
物联网传感器为了能够对其周围的环境提供准确的测量，其强度必须足以承受雨雪等恶劣条件，或者在某些工业情况下，必须具有足够的强度以承受来自海洋应用的极端热量甚至盐分侵蚀。对于更传统的金属和材料，这些元素可能会在技术上迅速磨损，从而导致数据不准确，从而破坏物联网系统。不断更换传感器，使耐用的纳米材料成为制造传感器的理想基础，效率也非常低下。
但是要克服的另一个障碍是围绕运行物联网系统所需的大量传感器。市场研究人员估计，当今世界已经有超过200亿个互联设备，而且随着我们技术的进步和寻求实现真正的IoT的情况下，这个数字只会持续增长。大量的设备转化为同样大量的传感器，而使先进的，基于纳米材料的传感技术得以广泛使用是一项艰巨的挑战性工作，尤其是在过去证明了大规模生产纳米材料（如石墨烯）时非常困难。另外，即使基于纳米材料的传感器具有如此的能力，实现如此多的传感器的成本也可能会在寻求这种原因方面造成许多停顿。
过去一直难以生产的“奇妙材料”石墨烯最近已经看到了潜在的突破，将使科学家能够创造出更大的数量，这在3D打印IoT传感器的情况下意味着打印机可以很好地使用很多材料用。
氧化石墨烯墨水和SEM图像
科学家最近还对使用石墨烯的3D打印对象进行了实验，这可能被证明是解锁用于IoT的基于纳米材料的传感器的最终关键。中国的研究人员已经发现了一种利用虚拟2D材料通过使用氧化石墨烯墨水来创建3D对象的方法，并且已经成功地使用纳米材料来创建微型超级电容器。
基于石墨烯的纤毛激发传感器。
中国3D打印网点评：
可以说，如果石墨烯墨水可用于3D打印电池，传感器技术也不会落后很多。例如，石墨烯已用于3D打印受到生物启发的纤毛传感器，该传感器模仿自然界中生物如何感知周围环境。与印刷传感器技术的其他发展（例如与可穿戴设备的集成）相结合，科学界已朝着使批量生产基于纳米材料的传感器的过程发展，使其更实惠的方向迈出了重要一步。
在讨论物联网带来的惊人可能性时，传感技术的发展以及克服在其创建和实施过程中遇到的各种障碍的需求似乎已成为人们关注的问题。但是，尽管存在这些挑战，但物联网有望在2020年成为主流。而且，从3D打印和用于传感器的纳米技术的发展轨迹来看，很明显，我们正在逐步实现基于传感器的无缝物联网。
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