如果您使用语音激活软件 – 如iPhone的Siri或语音到文本 – 微小，脆弱的水晶或陶瓷片将您的声音的振动转换为电动脉冲。现在，弗吉尼亚理工大学的研究人员开发出一种定制设计材料的方法 – 柔韧，坚固，厚或薄 – 可以取代以前唯一能够将压力转化为电能的材料。被称为压电效应。
研究负责人，大分子创新研究所的成员郑晓宇说，这些材料很聪明，能够感知压力并监控任何方向的影响。
我们可以定制架构，使它们更灵活，并使用它们，例如，作为能量收集设备，将它们包裹在任意曲率周围，”他说。“我们可以让它们变厚，轻盈，坚硬或吸收能量。”
一纸详细介绍了团队的工作发表在杂志上自然材料。
由于原子结构的原因，以前可用的晶体和陶瓷压电材料只能在某些方向上工作。
由郑氏团队设计的3D墨水复制了水晶的自然“晶格”，但允许改变方向。可以使用厚度仅为人类头发直径的一小部分的UV光来印刷材料。
“这些油墨含有高度浓缩的压电纳米晶体，与紫外线敏感的凝胶粘合在一起，形成溶液 – 乳状混合物，如熔化的水晶 – 我们使用高分辨率数字光3D打印机打印，”郑说。
使用的可能性远远超出语音激活。虽然以前的压电材料受到刚度和精细度的限制 – 需要一个洁净的制造空间 – 新工艺的坚固性和灵活性意味着郑和他的团队设想将材料用作几乎任何东西的传感器。
他们已经证明材料在可穿戴设备中的使用，但也表明它们可以用于基础设施和压力和振动很重要的其他领域。
“传统上，如果你想监控一个结构的内部强度，你需要在整个结构上放置许多单独的传感器，每个传感器都有许多引线和连接器，”第一作者Huachen Cui说。“在这里，结构本身就是传感器 – 它可以监控自己。”
“这将改变我们设计传感器的方式，”郑说。