近來(lái)求索，由于集成傳感和保護(hù)的需要，用于運(yùn)動(dòng)和老年學(xué)的輕質(zhì)規模、堅(jiān)固穩定發展、智能的生物電子傳感器得到了廣泛的研究和開(kāi)發(fā)。然而聯動，智能傳感功能和高強(qiáng)度的保護(hù)并不是齊頭并進(jìn)的增持能力。 例如，*的生物監(jiān)測(cè)可穿戴電子產(chǎn)品基于軟壓電材料或柔性印刷電路板（F-PCB）行業內卷，缺乏保護(hù)能力追求卓越。相比之下逐漸完善，*的裝甲由堅(jiān)固的有機(jī)纖維、金屬或無(wú)機(jī)陶瓷組裝而成合理需求，無(wú)法應(yīng)用于傳感器是目前主流。未來(lái)的應(yīng)用需要結(jié)合和集成傳感和保護(hù)功能來(lái)制造多功能可穿戴傳感器，例如運(yùn)動(dòng)背心高質量、太空裝甲和老年防護(hù)裝備充分發揮，這需要新的制造策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。
多功能傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是受到轉(zhuǎn)化特定的微觀(guān)結(jié)構(gòu)來(lái)啟發(fā)和構(gòu)建的管理。自然界中的生物結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)千年設計，并且由于其低密度和高強(qiáng)度而在各種應(yīng)用的功能結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)中引起了廣泛關(guān)注。 一個(gè)有趣的例子是墨魚(yú)（Cuttlefish）改進措施，它具有堅(jiān)硬的墨魚(yú)骨結(jié)構(gòu)（Cuttlebone）就此掀開，可以承受深海區(qū)域的高水壓。 墨魚(yú)骨優(yōu)異的防護(hù)性能關(guān)鍵在于其腔壁隔片微結(jié)構(gòu)今年，能夠在高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高剛度和能量吸收穩步前行。 此外，這些壁隔微結(jié)構(gòu)還在烏賊骨內(nèi)部提供了高孔隙率良好，這是多功能傳感器設(shè)計(jì)的很好的模型逐步顯現。鑒于此，美國(guó)圣地亞哥州立大學(xué)Yang Yang教授團(tuán)隊(duì)和武漢大學(xué)Ziyu Wang教授團(tuán)隊(duì)合作引領，報(bào)告了一種策略自動化裝置，在 3D 打印的墨魚(yú)骨啟發(fā)結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)可回收和可修復(fù)的壓電羅謝爾鹽晶體（Rochelle Salt Crystal），以形成用于智能檢測(cè)的新型強(qiáng)化復(fù)合材料應用前景。論文以“Growing Recyclable and Healable Piezoelectric Composites in 3D Printed Bioinspired Structure for Protective Wearable Sensor"為題有很大提升空間，發(fā)表在Nature Communications期刊。圣地亞哥州立大學(xué)及加州大學(xué)圣地亞哥分校聯(lián)合培養(yǎng)博士生Qingqing He激發創作，南加州大學(xué)博士生Yushun (Sean) Zeng前景， 四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院特聘副研究員Laiming Jiang為論文的共同第一作者。論文參與作者還包括圣地亞哥州立大學(xué)Eugene Olevsky教授增幅最大，Wenwu Xu教授共享應用，博士生Runjian Jiang，研究生Brandon Bethers標準，南加州大學(xué)博士生Gengxi Lu, Haochen Kang, Chen Gong, 武漢大學(xué)Pei Li示範推廣，Yue Hou，加州大學(xué)爾灣分校Lizhi Sun教授即將展開，博士生Shengwei Feng大幅增加，Grossmont College學(xué)院學(xué)生Peter Sun以及Canoo Technologies Inc的Jie Jin博士。文章亮點(diǎn)：
1.在3D打印墨魚(yú)骨結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)RS晶體傳承，用于具有集成機(jī)械保護(hù)和傳感功能的智能監(jiān)控設(shè)備等特點。
2.研究了3D打印墨魚(yú)骨結(jié)構(gòu)中RS晶體的合成和壓電性能機(jī)理建言直達，即3D打印羅謝爾鹽墨魚(yú)骨復(fù)合材料（RSC）。
3.制造的復(fù)合材料表現(xiàn)出很好的壓電和機(jī)械性能將進一步，以及優(yōu)異的可修復(fù)和可回收特性充分發揮。
4.基于3D打印RSC的智能陣列裝甲以及護(hù)膝可以實(shí)現(xiàn)對(duì)佩戴者所受力的位置和大小的檢測(cè)。 這些結(jié)果為體育成就、醫(yī)學(xué)同時、軍事和航空航天等各種應(yīng)用的新一代智能監(jiān)控及檢測(cè)電子設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
圖 1. 3D 打印 RSC 的設(shè)計(jì)和晶體生長(zhǎng)過(guò)程a) 仿生3D打印墨魚(yú)骨骼結(jié)構(gòu)和RS晶體生長(zhǎng)過(guò)程示意圖效高性；b) 3D打印結(jié)構(gòu)中不同時(shí)間晶體生長(zhǎng)的圖片；樣品的CT掃描圖和樣品的EDX元素分析自動化；c) 多個(gè)3D打印的人造墨魚(yú)骨復(fù)雜結(jié)構(gòu)的照片提升，展示了這種3D打印方法的設(shè)計(jì)靈活性。圖 2. 3D 打印的 RSC 機(jī)械性能研究及比較圖 3. 3D 打印 RSC 的回收和修復(fù)性能研究a) 通過(guò)注射器滴加RS溶液修復(fù)破損的3D打印RSC樣品過(guò)程的示意圖和照片不折不扣；b) 3D打印-RSC回收過(guò)程照片支撐能力；c) 原始3D打印RSC樣品與回收和修復(fù)后樣品的壓電響應(yīng)比較；d) 原始樣品高效利用、修復(fù)樣品特征更加明顯、回收樣品的力學(xué)性能對(duì)比；e) 原始講理論、愈合方便、回收的 3D 打印 RSC 樣品的斷裂韌性 (KIC) 和彎曲強(qiáng)度 (KF) 比較。圖4. 復(fù)合材料在智能跌倒檢測(cè)保護(hù)增強(qiáng)護(hù)膝中的應(yīng)用a) 護(hù)膝示意圖及圖片各領域，以及護(hù)膝報(bào)警檢測(cè)測(cè)試應用領域；b) MATLAB元件塊分布以及智能護(hù)膝跌倒測(cè)試得到的輸出電壓的電壓波形；c) 智能護(hù)膝感應(yīng)不同程度跌倒（包括輕度跌倒進行培訓、中度跌倒發展機遇、重度跌倒）的電壓輸出波形和MATLAB壓電元塊分布數(shù)據(jù)采集。
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更新時(shí)間：2023-11-08
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