韩国成均馆大学材料科学与工程系的金美素（Miso Kim）教授团队开发出基于3D打印技术的新一代柔性陶瓷复合材料传感器的研究成果。该团队利用数字光处理（Digital Light Processing, DLP）3D打印工艺，结合高介电陶瓷、光固化柔性树脂和导电填料，开发出广泛应用的柔性陶瓷复合材料压力传感器。
DLP是一种使用特定波长光源来固化光敏树脂的3D打印技术，能够快速形成高分辨率和精确形状的三维结构。DLP工艺具有高效、多材料兼容的优点，适用于医疗、工程和电子设备等领域。智能医疗、可穿戴设备和机器人技术等领域对柔性高性能压力传感器的需求不断增加。传统的陶瓷复合材料制造工艺复杂且成本高，而DLP 3D打印技术可以快速制造各种结构的陶瓷复合材料原型。
研究团队开发了适用于光固化3D打印的光敏树脂，混合了商用柔性树脂和4-丙烯酰吗啉（ACMO）单体，并加入了钛酸钡粉末和碳纳米管（MWCNT）作为导电填料，制备出具有高介电特性的柔性陶瓷复合材料。研究团队提出了一种对称的沙漏结构，通过有限元分析优化应力分布，并利用DLP 3D打印工艺制作该结构。这种结构在低压力下表现出较大变形，在广泛的压力范围内具有高灵敏度。最终制备的沙漏结构传感器以8x8阵列形式实现，对外部小压力具有高灵敏度，能够在反复的低压环境中稳定且可靠地工作。
该研究通过3D打印技术实现了柔性陶瓷复合材料的结构和物性控制，适用于广泛压力范围的柔性压力传感器。未来，通过调整材料和组件比例，这种技术可以应用于更多类型的传感器和能量装置。研究得到韩国研究基金会中坚研究者支持项目和STEAM研究项目（BRIDGE融合研究开发）的资助，研究成果发表在国际顶级期刊《Composite Part B: Engineering》。DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111595
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