2025年12月22日，美国国家科学基金会（NSF）宣布向夏威夷大学马诺阿分校（University of Hawaii at
Mānoa）和佐治亚理工学院（Georgia Institute of
Technology）的研究团队提供125万美元（约合880万人民币）的拨款，旨在开发一套低成本、开源的3D打印环境传感器系统，以应对夏威夷日益严峻的环境灾害挑战。
夏威夷面临着诸多环境灾害，包括野火、干旱、洪水、飓风、海啸和水污染。随着气候持续变化，这些风险日益加剧，如何保护岛屿以及居民成为迫切解决的问题。解决方案之一在于数据收集，它能够追踪环境变化，并在灾难发生前识别预警信号。
这个项目将使全州各地的社区都能便捷地使用先进的监测工具。这些传感器只需几分钟即可完成3D打印，并可在当天部署，为机构和居民收集可操作的数据。它们能够追踪水质、检测土壤污染等等，同时还能连接到一款小巧的、支持人工智能的手持设备（比智能手机还小），这些设备负责处理数据并上传到云端。
用于制造环境传感器的技术
为了设计这套系统，研究团队正在探索一系列用于印刷电子产品的3D打印技术，包括气溶胶喷射、喷墨和直接墨水书写，并根据每个应用的具体需求选择合适的方法。首席研究员、夏威夷大学马诺阿分校工程学院副教授Tyler
Ray解释道：“这被整合到一个混合方法中，如果需要制作的几何形状超出简单的平面薄片，则可以使用熔融沉积成型（FDM）或立体光刻（SLA）技术，或者采用传统的机械加工方法。”
一个开放的电路和固件库将使合作伙伴能够快速定制传感器，用于测量从pH值、浊度到重金属和其它污染物等各种指标。此外，为了配合这些传感器，研究人员正在开发手持设备，这些设备可以采集和存储能量、运行机器学习模型，即使在网络连接受限的情况下也能正常工作。数据采集完成后，将通过已建立的框架进行管理，这些框架支持本地控制，并确保敏感结果的保密性。
Tyler补充道：“增材制造让我们能够自由地定制几何形状、集成多种材料，并以现成设备通常无法实现的方式嵌入功能。当你试图解决特定地点和社区的问题时，这一点至关重要。”
社区协同设计与推广
该项目强调社区参与，尤其是与夏威夷当地土地和水资源管理团体的紧密合作。研究团队与社区成员共同设计和优化传感器系统，确保设备能有效满足当地实际需求。通过与土地管理者、社区长者和教育工作者的合作，项目团队能够精准识别优先监测领域，并定制开发出符合特定需求的环境传感器。
此外，研究团队计划通过举办设计工作坊、促进区域间的经验交流，以及组织总结研讨会等形式，推动这一技术的普及应用，并将开放的硬件、软件和设计成果共享给其他科研团队和开发者。
来源：南极熊
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