近日，由馬德里自治大學(xué)（UAM）的Pilar Amo Ochoa領(lǐng)導(dǎo)的西班牙 、以色列科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種多功能3D打印塑料復(fù)合傳感器，能夠檢測(cè)微量水。 3D可打印材料無(wú)毒，在潮濕條件下顏色從紫色變?yōu)樗{(lán)色。

“了解特定環(huán)境或材料中存在多少水是很重要的?！盌ESY科學(xué)家Michael Wharmby解釋說(shuō)。 “例如，如果油中含有過(guò)多的水，則可能無(wú)法很好地潤(rùn)滑機(jī)器，如果燃油中含有過(guò)多的水，則可能無(wú)法正常燃燒?！?/p>

科學(xué)家的新型傳感器材料是一種所謂的銅基配位聚合物，一種水分子與中心銅原子結(jié)合的化合物。他們使用Deutsches Elektronen Synchrotron（DESY）光源PETRA III來(lái)分析加熱時(shí)材料的變化。 “將化合物加熱到60攝氏度時(shí)，顏色從藍(lán)色變?yōu)樽仙??！盤ilar Amo Ochoa報(bào)道。將材料加熱至60℃，除去與銅原子結(jié)合的水分子，最終引起顏色變化。 “這種變化可以通過(guò)將其置于空氣中，將其置于水中，或?qū)⑵渲糜诤形⒘克娜軇┲衼?lái)逆轉(zhuǎn)?！?/p>

“在理解了這一點(diǎn)之后，我們能夠?qū)@種變化的物理模型進(jìn)行建模?！瘪R德里材料科學(xué)研究所（ICMM-CSIC）的JoseIgnacio Martinez解釋道。然后科學(xué)家們將銅化合物混合成3D打印墨水，并在幾種不同的形狀下印刷傳感器，這些傳感器在空氣和水中進(jìn)行測(cè)試。這些測(cè)試表明，3D打印物體對(duì)水的存在比對(duì)化合物本身更敏感。在溶劑中，印刷傳感器可在不到兩分鐘的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到0.3％至4％的水。

如果在無(wú)水溶劑中干燥或通過(guò)加熱干燥，則材料變回紫色。詳細(xì)的調(diào)查表明，即使在許多加熱循環(huán)中材料也是穩(wěn)定的，并且銅化合物均勻地分布在整個(gè)印刷傳感器中。此外，該材料在空氣中在至少一年內(nèi)是穩(wěn)定的，并且在生物相關(guān)的pH范圍內(nèi)也是5至7。

“這項(xiàng)工作展示了第一個(gè)由無(wú)孔配位聚合物制成的3D打印復(fù)合材料，”共同作者馬德里自治大學(xué)的Felix Zamora說(shuō)。 “在功能性3D打印領(lǐng)域，它打開(kāi)了使用這一大系列化合物的大門，這些化合物易于合成并具有有趣的磁性，導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。”

正如科學(xué)家在“高級(jí)功能材料”雜志上所寫的那樣，這一發(fā)展為新一代3D打印功能材料的產(chǎn)生打開(kāi)了大門。