当前柔性传感领域多数器件仅具备单一压力感知能力，难以同时兼顾热形变恢复、磁场非接触检测双重功能，多模态一体化器件成型工艺复杂。本研究由天津本地高校团队落地，全程采用铂邦AEP−1型号DIW直写3D打印机，复刻蜻蜓翅膀多边形网格仿生结构，自主调配TPU/PCL/碳纳米管/四氧化三铁四元功能墨水，一次性成型具备压阻、热形状记忆、磁感应三重响应柔性传感器。

研究通过有限元仿真对比仿生翅、正交方格、平整基底三类结构，同等荷载下仿生网格结构形变幅度远高于对照组，受力时导电填料间距变化更显著，从结构层面提升低压区间传感灵敏度。整套建模、墨水调试、直写成型流程均可在铂邦DIW设备上完整复现。

四元复合导电墨水与DIW成型工艺

墨水基体选用TPU与PCL复配，添加1.5%质量分数碳纳米管构建导电网络、Fe₃O₄赋予磁响应特性，DMF作为溶剂恒温搅拌分散后超声均质，适配DIW挤出成型特性。实验验证CNT添加量低于1.5%无法形成连续导电通路，高于1.6%会造成打印针头堵塞，1.5%为最优配比。

配套铂邦DIW设备成型参数：针头直径0.35mm，打印层高0.2mm，走速15mm/s，气压0.45Mpa，四层基底逐层堆叠打印，成型后搭配同材质电极片、铜导线、胶带封装完成器件制备。材料SEM表征显示碳纳米管与磁性颗粒均匀分散在高分子基体，界面结合紧密，保障稳定多响应信号输出。

压力传感核心性能指标

仿生翅传感器在0~2.45kPa低压区间灵敏度可达0.209 kPa⁻¹，显著优于正交结构0.177 kPa⁻¹与平整基底0.0542 kPa⁻¹；加载12.25kPa工况下响应时间仅80ms、恢复40ms，动态追踪能力适配人体微小动作。8kPa压力下完成1000次循环耐久测试，电阻变化稳定维持53%，具备长期重复使用可靠性。

热形状记忆与磁场双重响应特性

依托TPU-PCL双基体热塑性特性，器件80℃加热后可完成临时形变，形状固定率88%、形状恢复率87%，重新加温11s即可回弹至原始形态，具备热可控形变功能；填料内Fe₃O₄颗粒赋予磁场响应能力，170mT、200mT循环磁场下电阻稳定输出对应峰值信号，可实现无接触磁场监测。

人体生理穿戴应用实测

将传感器贴合人体关节、咽喉部位开展实测试验：手指完全弯曲电阻变化85%，手腕90°弯折变化61%；发声、吞咽等喉部微弱生理动作也可捕捉稳定电阻波形，可用于康复监测、日常健康体征采集，拓展可穿戴医疗传感应用场景。

研究创新与工艺落地价值

1. 首次将蜻蜓多级网格仿生结构引入压阻传感器，依靠DIW数字化成型自由设计复杂微结构，无需模具；

2. 四元一体化复合墨水同时实现导电、形状记忆、磁敏感三种功能，单器件完成三类物理信号检测；

3. 整套成型工艺依托国产铂邦DIW设备落地，设备参数公开可复现，降低多模态柔性传感器研发门槛；

4. 器件兼具穿戴形变感知与非接触磁场探测双重能力，拓展柔性电子复合应用场景。