首尔科技大学为可穿戴设备3D打印负泊松比传感器，实现高灵敏与高耐用

  2025年9月19日，韩国首尔国立科技大学（SEOULTECH）研究团队成功研发出基于3D打印负泊松比超材料的高性能结构引导电容式和电阻式触觉传感器。由此制成的应变传感器可用于测量步态或绘制更普遍的压力图。研究人员认为，他们的研究成果有望应用于假肢、可穿戴设备和医疗监测等领域。

3D打印负泊松比传感器

      3D打印传感器具有负泊松比，这意味着它的行为与常规预期相反，在被推时实际上会发生压缩。研究团队发现，这些膨胀结构比其它形状更灵敏。研究人员打印出类似井字棋盘的格子结构，并将它设计成一个组件，使传感器能够同时利用电容和电阻两种特性。在铜膜层之间利用了电容特性；而如果在传感器表面覆盖碳纳米管，则可以测量电阻变化。
 

       Kang研究员表示：“我们的技术利用独特的负泊松比特性，在压缩状态下诱导内向收缩，从而将应变集中在传感区域并提高灵敏度。除了这一基本机制之外，我们的拉胀设计还在三个关键方面进一步增强了传感器的性能：通过局部应变集中来提高灵敏度；嵌入密闭结构时实现卓越的性能稳定性；以及最大限度地减少相邻传感单元之间的串扰。与传统的多孔结构不同，这种设计最大限度地减少了横向膨胀，提高了耐磨性，并在集成到智能鞋垫或机器人夹爪等设备中时减少了干扰。此外，基于数字光处理的3D打印技术可以对传感器性能进行精确的结构编程，从而无需更改基础材料即可实现基于几何形状的定制。”
 

实现高灵敏与高耐用兼得

      与传统多孔结构相比，该传感器在集成到智能鞋垫、机器人夹爪等设备时，表现出更高的耐磨性和抗干扰能力。基于DLP 3D打印的精确结构编程，还可实现传感器性能的定制，无需更改基础材料。
 

团队展示了该技术在步态监测、假肢与可穿戴健康设备等领域的应用前景。研究人员Pyo表示：“该传感器平台可集成到智能鞋垫中，用于步态监测和内旋分析；可       精确操控物体的机械手；以及需要舒适感知且不影响日常生活的可穿戴健康监测系统。重要的是，即使被限制在鞋垫层等刚性外壳内，这种拉胀结构也能保持灵敏度和稳定性，而传统的多孔晶格通常会在这种环境下失效。它的可扩展性以及与各种传感模式的兼容性，非常适合用于压力测绘表面、康复设备以及需要高灵敏度和机械强度的人机交互界面。”
     这项新的研究为智能鞋垫、假肢与矫形器、机器人末端执行器等应用提供了低成本、高灵敏度的传感解决方案。通过结合3D打印与先进材料设计，未来有望推动个性化鞋底、舒适假肢和多功能机器人传感器的广泛应用。