3D打印機制作傳感器成為無線物聯網的關鍵

　　物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。物聯網的產生，是互聯網高度發展后產生的必然需求，它通過提高設備效率，優化基礎設施和交通等領域，幫助廢物管理需求和個人健康，以節省更多資源。

　　物聯網的用途極為廣泛，遍及智能交通、環境保護、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、個人健康等多個領域，將極大地改變我們目前的生活方式，其前景非常廣闊。

　　物聯網的功能是許多因素的結果，但是要考慮的一個基本方面是將用于整個物聯網系統中手機數據的傳感技術，我們不僅要考慮傳感器的強調和功率，還要考慮如何創建如此強大的設備，以便充分跟蹤世界上產生的大量數據。

　　3D打印技術和納米材料的使用正是在這里發揮作用的，當兩者一起使用時，可以創建設想中的物聯網。

　　3D打印機的優勢

　　3D打印是一項快速發展的技術，在工業、科學、日常環境中提供了價值無限的潛力，如今，3D打印技術也運用于物聯網領域了，創建了傳感器電子部件的最佳外殼，由于使用3D打印機技術，很容易修改機箱或向機箱添加新功能，而無需從頭開始，這節省了大量的時間和金錢成本。隨著傳感器的發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建。

　　3D打印將對物聯網傳感器的電子組件進行大規模生產。導電墨水的使用注入了銅、銀和金等導電材料，這不僅方便我們打印電子產品，還消除了傳統2D電路板的限制，通過創建可以采用多種不同形狀或尺寸的三維電路板，我們將能夠構建用途更廣的設備陣列，值得一提的是，這還能加固和加速物聯網傳感器的創建。

　　發揮納米材料的作用

　　除了諸如導電墨水之類的3D打印傳感器的發展之外，我們還可以轉向納米材料，這種材料因其高功能而經常被引用。特別是石墨烯被認為是傳感器的理想材料，因為它耐用，靈活，導電性強，并且可以通過溫度，光，壓力等因素檢測環境變化，甚至可以感知化學變化。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網提供準確的信息和更大的彈性。

　　這意味著它可以滿足物聯網傳感器的外部和內部需求(即，創建堅固，有彈性的外殼和功能強大的電子零件)。看到3D打印在實現更大范圍的傳感器創建方面將發揮怎樣的作用，可以認為將這一過程與石墨烯配對將極大地提升IoT系統的功能。

　　物聯網傳感器為了能夠對其周圍的環境提供準確的測量，其強度必須足以承受雨雪等惡劣條件，或者在某些工業情況下，必須具有足夠的強度以承受來自海洋應用的極端熱量甚至鹽分侵蝕。對于更傳統的金屬和材料，這些元素可能會在技術上迅速磨損，從而導致數據不準確，從而破壞物聯網系統。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，效率也非常低下。

　　對抗逆風和有希望的發展

　　但是圍繞運行物聯網系統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，當今世界上已經有超過200億個互聯設備，并且隨著先進技術的發展，這個數據還會持續增長。大量的設備轉化為同等數量的傳感器，使用先進的基于納米材料的傳感技術被廣泛應用這是一項具有挑戰性的工作，尤其是在過去證明了石墨烯這樣的大規模生產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。

　　過去一直難以生產的“奇妙材料”石墨烯已經看到了潛在的突破，這使科學家能夠創造出更大的數量，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鍵。中國的研究人員已經發現了一種利用虛擬2D材料通過使用氧化石墨烯墨水來創建3D對象的方法，并且已經成功地使用納米材料來創建微型超級電容器。

　　▲基于石墨烯的纖毛激發傳感器

　　可以說如果石墨烯墨水可以用于3D打印電池，傳感器技術也不會落后很多。例如，石墨烯已用于3D打印受到生物啟發的纖毛傳感器，該傳感器模仿自然界中生物如何感知周圍環境。與印刷傳感器技術的其他發展(例如與可穿戴設備的集成)相結合，科學界已朝著使批量生產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。

　　在討論物聯網帶來的驚人可能性時，傳感技術的發展以及克服在其創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注的問題。盡管存在這些挑戰，但據稱物聯網有望在2020年成為主流，而且，當著眼于傳感器使用的3D打印機和納米技術的發展軌跡時，很明顯，我們正在逐步實現基于傳感器的無縫物聯網。

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