在不久的将来，一款新型的3D打印“仿生皮肤”将使机器人用触觉感知到周围的世界。研究人员还表示，这一成果向在人类身体上直接“打印”电子设备的目标又迈进了一步。这项技术中使用的多层“墨水”可以在室温下设置，因此使用其打印出来的电子织物具有几乎“无穷无尽”的应用可能，包括用在外科手术机器人上，或者用于探测爆炸物的可穿戴设备。
一款新型的3D打印“仿生皮肤”将使机器人用触觉感知到周围的世界。研究人员还表示，这一成果向在人类身体上直接“打印”电子设备的目标又迈进了一步。
在打印过程中，牺牲层可以保持顶层的位置不变，一旦打印完成，这一层就会被洗掉。
明尼苏达大学的工程师们使用自己研发的一台3D打印机制作了这些可伸展的电子感受设备。这台特制的打印机具有4个喷嘴，可以为“仿生皮肤”的不同层次提供不同类型的特制“墨水”。“我们开发的这种可伸展电子织物具有许多实际用途，”机械工程助理教授迈克尔·麦卡尔平(Michael McAlpine)说，“将这种‘仿生皮肤’用在外科手术机器人上，可以使外科医生在微创手术中有真实的感觉，从而使手术更加容易，而不是像现在一样只使用摄像机。对其他机器人来说，这些感受器有利于它们更方便地行走并与周围环境互动。”
这种电子织物具有由硅制成的基底层，顶部和底部的电极由导电性的墨水、一个螺旋形的压力感受器和一个“牺牲层”组成。在打印过程中，牺牲层可以保持顶层的位置不变，一旦打印完成，这一层就会被洗掉。
传统的3D打印系统往往使用高温、刚性的液态塑料，而此项研究中使用的多层“墨水”可以在室温下设置，这意味着它可以直接打印到人体皮肤上。“虽然我们还没有在人体皮肤上打印，但利用这一技术，我们已经在一只模型手的弯曲表面上成功进行了打印，”麦卡尔平说，“我们还把一个打印好的织物与皮肤接触，惊喜地发现它非常敏感，甚至可以实时探测到脉搏。”
除了潜在的医学应用，研究人员还表示，这种材料代表的将是“终极的可穿戴技术”。利用这种材料，未来我们可以直接透过皮肤来监控健康状况，或在军事场景中探测危险的化学物质或爆炸物。“这是一种3D打印电子设备的全新方法，”麦尔卡平说，“我们有一台多功能的3D打印机，能进行不同层次的打印，制成这些可伸展的感受设备。从健康监测到能量采集，再到化学物质探测，这项技术可以有许多方向的应用。”
研究人员还表示，这项技术的实际应用将会很快到来，因为产品的制造已经被整合到了打印过程中。“大部分研究中，你有了某些发现，然后这些发现需要按比例扩大，”麦尔卡平说，“有时候，一项技术需要许多年时间才能准备好投入应用。这一次，产品制造已经被整合到了打印过程中，这项技术已经为实际应用做好了准备。未来的可能性是无穷的。”
