RIT跨校区团队集成混合材料、生物打印与压电传感，打造兼顾柔韧、强度和触觉的可定制手指假肢

手指假肢要同时做好几件事，柔韧、强度、触觉反馈，还有能不能造得出来。罗切斯特理工学院（RIT）的研究人员这次试着把四个原本各干各的领域揉进同一个装置，混合材料、生物打印、智能传感器和机械设计，一次性搞定。

这项工作由RIT罗切斯特校区和迪拜校区的跨校区团队一起做，成果发表在一本制造与材料加工领域的学术期刊上，叫《制造与材料加工杂志》（Journal of Manufacturing and Materials Processing）。

过去要在假肢里复刻手指的复杂性，基本就是在柔韧性、强度、感觉反馈和可制造性之间做取舍，很难同时都要。RIT团队想的，不是单独改善某一个指标，而是把四个方向的专业积累整合到一个原型里。

混合材料这块，他们把可生物降解热塑性塑料和柔韧、生物相容的硅胶配在一起，专门针对结构里的柔韧、强度和生物相容性做优化。

3D打印那边，他们改进方法，让这些混合材料能稳定挤出和打印，还能按需求定制。

传感器用的是「智能」设计，基于压电原理，也就是某些材料在受到机械应力时会产生电信号，装进假肢里就能给出功能性触觉。

机械性能也做了专门设计，让装置用起来更贴近自然动作。

项目成员哈比卜（Ahasan Habib）说，假肢领域最大的需求之一，就是能造出和个体解剖结构、机械性能、功能需求都高度匹配的患者特异性装置。他补充说，传统制造方法很难造出这么复杂又定制化的结构。

其实3D打印和传感器技术在假肢里都不是第一次出现，但过去往往是各研究团队分开做。

分开做的结果是，几个老问题反复出现，机械耐久性不够、装置和个体肢体贴合不好、3D打印质量也不稳定。

RIT这次在同一个项目里同时推四个方向，做出一个原型。他们觉得这设计能定制，也够经济，有往商业化推的可能。

另一位成员佩尔瓦伊兹（Salman Pervaiz）把这项工作概括成下一代假肢的两条核心需求。一条是材料变化，另一条是内置智能。

他说，整合多材料打印，整个假肢就不用只用一种材料打出来。让假肢变智能，它就不只是能抓握，还能承担别的功能。

他还说，四位研究者的实验室能力凑到一起，加上大家都有RIT的共同背景，这次合作才成为可能。

当然，这个原型还只是概念验证，离能用的产品有距离。

传感器还没有做过关节运动实时追踪的测试，这是计划里的下一步，不是现在版本能干的。

团队的粘度模型只覆盖PDMS固化前的行为，没把固化或者凝胶化过程算进去，所以热固性材料还需要专门的模型。

材料选择本身也有取舍。PLA这种材料的耐冲击性不算好，设计里用填充几何结构来补偿，而不是靠材料本身多皮实。PDMS这种硅胶和SLA光固化界面的长期耐久性，也还没有测试。

他们接下来打算优化传感器灵敏度，试试新的材料组合，还准备引入机器学习来减少需要做的物理测试。

那RIT这次到底新在哪？新在集成。混合材料、生物打印、压电传感和机械建模，在假肢研究里都单独存在过。

RIT的贡献，是把这四样东西一次性地放进一个协调的工作流程里。这正好打中领域的一个软肋，很多团队一次只啃一个学科，所以单项技术在进步，但耐久性、贴合度、打印一致性这些老问题还是反复出现。

别的组也在往相近的方向走。约翰霍普金斯大学、佛罗里达大西洋大学和伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员，做过一只混合机器人手指，把独立驱动的软硅胶关节和3D打印的刚性PLA骨骼结构拼在一起，目的是让假肢手有功能性触觉，而不只是机械抓握。

还有一组来自中国和日本的研究者，浙江工业大学、天津大学、南京工程学院，以及日本的立命馆大学。他们用3D打印做了一根自供电机器人手指，不用传统电池就能感知弯曲程度，多材料增材制造，想给自供电软体机器人一些启发。

这几项工作各自解决的是难题的某一方面，传感、驱动或者材料。但像RIT这样把各要素装进同一个可打印、可定制的结构里，还是少数。

论文题目《未来假肢的基础，流变学、3D打印与传感器的结合》，发表在期刊上，作者是萨尔曼·佩尔瓦伊兹（Salman Pervaiz）、克里蒂卡·戈亚尔（Krittika Goyal）、裴俊韩（Jun Han Bae）和阿哈桑·哈比卜（Ahasan Habib）。