3D打印智能墨水，可創(chuàng)造出形狀和變色的物體

2018年4月6日，南極熊獲悉，達(dá)特茅斯學(xué)院的研究人員最近在開(kāi)發(fā)新的3D打印材料取得了顯著的突破。 開(kāi)發(fā)出一種創(chuàng)新的“智能墨水”，3D打印出的物體形狀和顏色隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生改變。這一過(guò)程通常被稱為4D打印，下一代增材制造，可以在生物醫(yī)學(xué)和能源行業(yè)等領(lǐng)域有各種應(yīng)用。

“這項(xiàng)技術(shù)為3D打印的物體帶來(lái)了生機(jī)，”達(dá)特茅斯大學(xué)化學(xué)助理教授陳峰科說(shuō)。 “雖然許多3D打印結(jié)構(gòu)只是不能反映材料分子性質(zhì)的形狀，但這些油墨將功能分子帶到了3D打印領(lǐng)域，現(xiàn)在我們可以打印各種用途的智能對(duì)象�！�

這個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的項(xiàng)目試圖找到一種方法來(lái)提供對(duì)3D打印物體分子結(jié)構(gòu)的更高級(jí)別的控制。 這樣做的好處是巨大的，使設(shè)計(jì)能力大大增加。

該墨水是基于聚合物的“載體”創(chuàng)建的，該載體可以將智能分子系統(tǒng)整合到打印凝膠中。這允許將它們的功能從納米級(jí)轉(zhuǎn)換到宏觀級(jí)，3D打印之后不再硬化，材料會(huì)進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將活性分子成分鎖定在一起并引發(fā)轉(zhuǎn)化。例如，通過(guò)熒光跟蹤器，可以使物體響應(yīng)于諸如光的外部刺激而改變顏色。

這些3D打印的“4D”物體可以反復(fù)膨脹和收縮。這種收縮可以用來(lái)將3D打印物體的尺寸減少100倍，提供10倍的分辨率。這意味著使用達(dá)特茅斯團(tuán)隊(duì)的墨水可以將普通打印機(jī)的功能擴(kuò)展到更復(fù)雜的打印機(jī)的水平，使其能夠以更高的分辨率進(jìn)行打印，而無(wú)需更改其操作，因?yàn)槟�水預(yù)先編程轉(zhuǎn)化為對(duì)象的能力。

“這個(gè)過(guò)程可以使用1000美元的打印機(jī)來(lái)替代前需要10萬(wàn)美元的打印機(jī)，這項(xiàng)技術(shù)具有可擴(kuò)展性，適應(yīng)性強(qiáng)，可以顯著降低成本。”

盡管距離能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)環(huán)境并改變其配置的全功能智能3D系統(tǒng)還有一段時(shí)間，但這種新型智能墨水的開(kāi)發(fā)已經(jīng)具有一定的潛在用途。 目前設(shè)想改進(jìn)的精密過(guò)濾器和存儲(chǔ)裝置的制造，是可以從打印后控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的能力中受益的。

該團(tuán)隊(duì)總結(jié)了該項(xiàng)目及其未來(lái)潛力，他表示：“我們相信這種新方法將啟動(dòng)基于小分子的3D打印材料的開(kāi)發(fā)，并極大地加速智能材料和器件的開(kāi)發(fā)“

編譯自：3ders