印第安納州的研究人員在“面向智能多材料光纖的數(shù)字化制造”中探討了光纖在3D打印機(jī)中的應(yīng)用，以及將其功能擴(kuò)展到包含高性能電子產(chǎn)品的智能材料的潛力上。目前，超高效光纖被用于各種應(yīng)用，包括高速電信和全球數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而光纖傳感器（fos）等光學(xué)器件被用于生物醫(yī)學(xué)、石油天然氣、航空航天等重要應(yīng)用領(lǐng)域。

       與更傳統(tǒng)的纖維材料相比，智能纖維可用于商業(yè)織物等應(yīng)用。要使其正常工作，需要以下內(nèi)容：

       導(dǎo)電率

       專門設(shè)計(jì)的建筑

       縮小到納米級(jí)的特征

       想要建立一個(gè)預(yù)成型器，雖然有幾種方法可以做到這一點(diǎn)，但3D打印是一種可能的技術(shù)。纖維也可以編織成不同的結(jié)構(gòu)以增加強(qiáng)度，并用作材料和傳感器的合成平臺(tái)。在許多情況下，3D打印的好處也使其易于使用、價(jià)格合理且用戶友好。作者指出，3D打印對(duì)于制造業(yè)也很有吸引力，因?yàn)樗�的可行性涉及到許多不同類型的材料，包括熱塑性塑料、生物材料等等。

       在使用光纖超大規(guī)模集成（VLSI-FI）的概念時(shí)，研究人員可以結(jié)合液相處理技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)“工具箱”，用于制造一系列設(shè)備和系統(tǒng)。在這里，團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注VLSI FI的“更窄方面”和三個(gè)方面：1.預(yù)成型3D打印、2.光纖電路組件、3.偏析驅(qū)動(dòng)摻雜控制。

       “此外，F(xiàn)AMES實(shí)驗(yàn)室有能力處理高溫材料，以及在3D打印制造中更傳統(tǒng)地使用熱塑性塑料，使我們能夠利用諸如Si/Ge中的高電子遷移率等特性，以及未來使用鋯鈦酸鉛（PZT）/Batio3復(fù)合材料進(jìn)行壓電。與聚合物相比具有較大壓電系數(shù)和較高的聲學(xué)帶寬的應(yīng)用，”研究人員說。

       纖維通常用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用于與醫(yī)療、物理和化學(xué)傳感器相關(guān)的應(yīng)用，這些傳感器可以監(jiān)測(cè)壓力、溫度、濕度和其他設(shè)置。

       智能纖維開發(fā)的例子包括一個(gè)由聚合物和金屬核心組成的神經(jīng)纖維探針，當(dāng)它提供體內(nèi)的光遺傳學(xué)刺激，并提供藥物作為輸入，以記錄反饋的電和生理輸出信號(hào)時(shí)，使神經(jīng)探針具有靈活性和抗彎剛度，另一個(gè)例子是一種將微流體原理與復(fù)雜的橫截面幾何結(jié)構(gòu)和米長的微通道相結(jié)合的纖維，該微通道用于分析介電泳（DEP）對(duì)細(xì)胞的分離。活細(xì)胞和死細(xì)胞由慣性力和介電力通過無鞘、高通量的微流控細(xì)胞分離器分離，微通道中含有導(dǎo)電材料。

       生物傳感器也可以以多種不同的方式產(chǎn)生，可以監(jiān)測(cè)細(xì)胞、細(xì)菌、DNA等。最終，研究人員認(rèn)為超大規(guī)模集成電路FI允許在許多技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品，從活性仿生支架開始。

       “我們相信，這種方法將提供一種新型的耐用、低成本、普及的纖維設(shè)備和傳感器，使與人造物體（如家具和服裝）接觸的織物能夠集成到物聯(lián)網(wǎng)（IOT）中。此外，它將促進(jìn)3D打印的創(chuàng)新，將數(shù)字制造方法擴(kuò)展到納米電子領(lǐng)域，”作者總結(jié)道。3D打印已經(jīng)開辟了廣泛的材料科學(xué)領(lǐng)域，包括纖維和可穿戴傳感器、光纖和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的創(chuàng)新。

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