3D打印连续碳纤维增强TPU超材料用于柔性多功能传感器

来源：EFL生物3D打印与生物制造

柔性多功能纤维传感器在电子皮肤、人机交互等领域应用潜力巨大，但存在成本高、生产效率低、集成困难等挑战，且传统传感器多依赖短碳材料或碳纳米管，制备工艺复杂，功能单一，多功能集成需复杂结构优化与材料组合。来自西安交通大学机械工程学院的韩宾副教授团队，利用连续碳纤维（CCF）和热塑性聚氨酯（TPU），结合熔融沉积建模（FDM）3D打印技术与星形超材料设计，开发出柔性多功能传感器，该传感器通过CCF的压阻特性实现对机械压力、温度等外部刺激的敏感检测，解决了传统传感器的痛点。相关工作以“3D printed continuous carbon fiber reinforced TPU metamaterials for flexible multifunctional sensors”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。

研究要点
1. 研究背景与挑战：传统柔性传感器制备复杂、成本高且功能单一，需创新方案实现多功能集成。

2. 材料与结构设计：采用CCF/TPU复合材料结合星形超材料，通过FDM 3D打印制备柔性多功能传感器。

3. 性能与测试：传感器对应变（0-180%）、应力（0-1 MPa）、温度（30-100℃）响应良好，循环稳定性佳。

4. 应用与系统：用于监测人体关节运动，构建柔性传感系统控制机械臂，展现人机交互潜力。

5. 优势与意义：相比传统传感器，具材料简单、工艺简便、成本低等优势，推动可穿戴与工业传感发展。

文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162767