Ученые предлагают применить напечатанные на 3D-принтере сенсоры в опасных условиях

Исследование демонстрирует потенциал 3D-печати как недорогого метода производства полностью интегрированных беспроводных сенсоров, которые могут применяться в экстремальных условиях, таких как лесные пожары и утечки опасных веществ.

Предлагаемая учеными система основана на центральной антенне, которая принимает сигналы от сети стратегически расположенных сенсоров, например, внутри труб и башен охлаждения, на деревьях и в земле. Сами одноразовые сенсоры состоят из трех частей, воздушного конденсатора для измерения влажности, печатной платы и корпуса с металлическими полосами для других сенсоров и антенной.

Все три детали напечатали на 3D-принтере Objet260 Connex1 из прочного материала VeroBlackPlus от Stratasys. Для 3D-печати использована технология PolyJet от Stratasys – в рамках этого метода слои материала отвердевают под воздействием ультрафиолетового излучения. Металлические полосы, проводящие электричество, затем напечатали на стенках корпуса, чтобы изготовить сенсоры газа и температуры. Для их создания применили 2D-печать из чернил на основе серебра – это собственная разработка ученых. Размер готового сенсора – 21х21х21 мм, что позволяет легко поместить его в ограниченном пространстве.

Сейчас в качестве альтернативы сенсорам используется спутниковая съемка, но у этого метода есть два основных недостатка – во-первых, передача данных на большие расстояния связана с существенной задержкой. Кроме того, для спутникового наблюдения необходимо, чтобы спутник постоянно находился в одной точке, что непрактично. В отличие от этой технологии, новые сенсоры можно разместить почти в любом месте – кроме того, испытания показали, что они способны «передавать данные о температуре, влажности и уровне сероводорода на большие расстояния». Именно эти особенности делают напечатанные на 3D-принтере сенсоры идеальной системой оповещения в случае лесных пожаров и утечек газа. Исследователи также провели эксперименты, в ходе которых выяснилось, что сенсоры способны работать даже после падения с высоты 4,5 метра.

Ученые работают над дальнейшим усовершенствованием сенсоров, в частности, рассматривая возможность интеграции электронных компонентов на одном чипе. Помимо этого, команда рассчитывает использовать новые возможности 3D-принтеров по созданию металлических и электропроводящих деталей.