設想一種3D打印材料，能夠在問題惡化前主動探測潛在故障。格拉斯哥大學工程團隊正通過構建模擬系統，致力于實現具備自感知能力的復合材料。這類材料通過分析電流變化即可測量電壓、電荷或損傷程度，實現結構健康狀態的實時監測，為多領域安全保障與質量控制開辟全新路徑。

    自感知材料的研發機制

    格拉斯哥大學詹姆斯·瓦特工程學院的ShanmugamKumar教授主導該項研究。他指出："通過賦予3D打印蜂窩材料壓阻特性，無需外接傳感器即可實現性能監測。"研究團隊將聚醚酰亞胺（PEI）與碳納米管復合，采用熔絲制造（FFF）工藝制備出四種輕質晶格結構。這些"自主感知建筑材料"經嚴格測試，重點評估其剛度、強度、能量吸收能力及核心的自監測性能。

    工程師構建的計算機模型可精準預測材料對各類機械應力的響應特性。該預測通過實物測試驗證：借助紅外熱分析技術，使電流在材料中的傳導路徑可視化，證實模型預測的準確性及材料通過電阻變化感知形變的能力。

    模型驅動的設計優化

    Kumar教授強調模型對材料設計的革新價值："盡管壓阻特性早已為學界所知，但缺乏有效手段預判新型自感知材料的研發效能。傳統研發依賴試錯法，周期長且成本高昂。"

    跨行業應用圖景

    該技術展現的產業價值極具想象力。航空航天與汽車領域可借此實時監測關鍵部件狀態，提升設備安全性與維護效率；橋梁、隧道等基礎設施可通過材料電阻變化預警結構隱患，防止小問題演變為災難性事故。研究團隊認為，該成果還可延伸至智能骨科器械、建筑結構監測、新型傳感器及電池技術等領域。

    技術延展性展望

    Kumar教授指出："本文聚焦碳納米管增強PEI材料，但建立的多尺度有限元模型具有普適性，可推廣至其他增材制造材料體系。"研究團隊期待該建模方法能激發更多新型自感知建筑材料的研發，充分釋放該技術在跨行業材料設計中的創新潛力。