導(dǎo)讀：洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的專家學(xué)者于近日?qǐng)?bào)告了一項(xiàng)與可穿戴設(shè)備相關(guān)的研究，以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”為題發(fā)表在最新一期的《Science》上。3D打印技術(shù)參考注意到，該研究不僅使用了3D打印工藝，相關(guān)設(shè)備還是中國(guó)品牌！

可穿戴設(shè)備是直接穿在身上，或是整合到用戶衣服或配件的一種便攜式設(shè)備。它不僅僅是一種硬件設(shè)備，更能通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，將會(huì)對(duì)我們的生活、感知帶來(lái)很大的轉(zhuǎn)變。在創(chuàng)造可穿戴技術(shù)時(shí)，纖維形式的組件由于其靈活性、可擴(kuò)展性以及與現(xiàn)有紡織品生產(chǎn)技術(shù)的兼容性而提供了優(yōu)勢(shì)。

基于流體驅(qū)動(dòng)的軟體執(zhí)行器，是開發(fā)可穿戴技術(shù)的關(guān)鍵，這些執(zhí)行器通過彈性腔體的變形實(shí)現(xiàn)伸展、彎曲、收縮等運(yùn)動(dòng)。而能夠集成到目前生活中廣泛使用的紡織品纖維中的活性流體組件仍未得到開發(fā)，因此阻礙了軟支撐外骨骼、自適應(yīng)醫(yī)療矯形器和可穿戴觸覺設(shè)備的研制。

以可穿戴和便攜的方式產(chǎn)生有意義的流體動(dòng)力是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，來(lái)自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院提出了一種纖維形式的流體泵，它是一種柔性且可拉伸的器件，直徑為毫米量級(jí)，可以產(chǎn)生連續(xù)的流體流動(dòng)，而不需要任何移動(dòng)部件或振動(dòng)。這意味著，由該技術(shù)所制造的流體泵能夠編織成紡織品的外形尺寸，具有人體尺寸應(yīng)用所需的可擴(kuò)展性，為可穿戴設(shè)備的進(jìn)一步開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

3D打印技術(shù)參考注意到，基于該關(guān)鍵器件的研發(fā)于3月30日被發(fā)表在Science上，其采用了3D打印技術(shù)，制造設(shè)備采用的是中國(guó)品牌Raise3D（復(fù)志）。

采用3D打印制造動(dòng)力裝置

纖維流體泵的加工過程，看上去非常簡(jiǎn)單，但功能實(shí)現(xiàn)卻并不容易。所開發(fā)的流體泵是一種柔性且可拉伸的管道，其直徑為毫米級(jí)別，可以在沒有任何部件移動(dòng)或振動(dòng)的情況下產(chǎn)生連續(xù)的流體流動(dòng)。

為了滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，可穿戴儲(chǔ)能器件必須在不同的形變（如拉伸、彎曲、扭曲和折疊）條件下保持優(yōu)秀的機(jī)械性及穩(wěn)定性。而3D打印技術(shù)作為一種新興的增材制造技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確的構(gòu)建多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，為各種器件提供定制化服務(wù)，極大程度上滿足可穿戴儲(chǔ)能器件在尺寸、結(jié)構(gòu)、性能以及一體化集成的要求。由于其高拉伸性和出色的回彈力，聚氨酯(polyurethane, PU)彈性體被廣泛用于各種3D打印技術(shù)中。

纖維形式的電流體動(dòng)力泵

通過使用纖維泵進(jìn)行熱管理

聚氨酯中的化學(xué)結(jié)構(gòu)與聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈和彈性纖維中的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似，導(dǎo)致形成氫鍵，與有機(jī)硅相比，材料與合成纖維的粘合效果明顯更好。此外，聚氨酯可以很好地潤(rùn)濕纖維而不會(huì)穿透，使紡織品非常耐用。

中國(guó)品牌機(jī)型助力Science研究

據(jù)介紹，此次研究引進(jìn)了Raise3D高精度3D打印機(jī)——E2，該研究工作將新穎的設(shè)計(jì)和前沿的3D打印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，引入的Raise3D E2搭載IDEX獨(dú)立雙噴頭，支持同時(shí)打印、雙色打印，雙色打印交替進(jìn)行互不干擾。

IDEX獨(dú)立雙噴頭系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)不同材料組合打?。河擦吓c軟料、低溫耗材與高溫耗材、水溶性與不可溶耗材等，大大拓展了3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。得益于IDEX獨(dú)立雙噴頭的特殊設(shè)計(jì)，在打印TPU、TPE、PVA、等軟性耗材時(shí)，縮短材料受熱承力長(zhǎng)度，進(jìn)一步提高打印軟性耗材的速度。

E2的復(fù)制和鏡像模式

E2的默認(rèn)噴嘴直徑為0.4mm，可替換為0.2、0.6、0.8和1.0mm，根據(jù)打印尺寸和精度需求，選擇合適的噴嘴，更換便捷。目前為止，E2可使用以下耗材:PLA / ABS / HIPS / PC / TPU / TPE / NYLON / PETG / ASA / PP / PVA/ 玻纖增強(qiáng) / 碳纖增強(qiáng)/ 金屬填充 / 木質(zhì)填充，最高溫度可達(dá)300℃。將大打印空間與我們能實(shí)現(xiàn)鏡像打印和復(fù)制打印等打印模式的獨(dú)立雙噴頭(IDEX)技術(shù)相結(jié)合；E2是大幅優(yōu)化投入產(chǎn)出比的工具。

纖維流體泵能夠以與可穿戴設(shè)備固有兼容的外形來(lái)泵送液體，在管道本身內(nèi)直接產(chǎn)生流量，不需要外部泵，流體系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化。這極大提高了可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)自由度。纖維泵可以分布在整個(gè)設(shè)備的體積內(nèi)，減少損失，提高舒適度，并在不需要閥門和連接器的情況下實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的多泵可穿戴設(shè)備。纖維泵的分布式特性意味著泵的重量可以與傳統(tǒng)流體回路中所需的管道重量相比較。在采用纖維泵的情況下，管道就是泵，因此沒有帶來(lái)額外的重量。

使用纖維泵驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器

END

將纖維流體泵應(yīng)用于新型可穿戴技術(shù)中，無(wú)疑是令人興奮的，3D打印技術(shù)必將在可穿戴設(shè)備的生產(chǎn)上扮演重要的角色。但是，其應(yīng)用前景遠(yuǎn)非僅限于此。據(jù)科研學(xué)者介紹，流體泵可以讓在極端溫度環(huán)境或治療環(huán)境中工作的人通過衣服循環(huán)冷熱液體，以幫助控制炎癥；對(duì)于那些希望優(yōu)化運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的人來(lái)說(shuō)，也是巨大的福音。