研究人員探索新的顆粒操縱技術(shù)以用于3D打印

        金發(fā)姑娘原則（Goldilocks Principle）可以用于許多不同的情況，而如今，它形象地描述了如何操縱微觀分子以推動3D打印技術(shù)的發(fā)展。來自紐約大學(xué)的一隊科學(xué)家正在開發(fā)能夠適應(yīng)環(huán)境的“智能材料”，他們發(fā)現(xiàn)了在微觀世界中聚合物膠體擁有自己的規(guī)則。他們的發(fā)現(xiàn)作為研究論文發(fā)表在《Nature Materials》上。

        所謂“金發(fā)姑娘原則”源自西方童話中《金發(fā)姑娘和三只熊》的故事。金發(fā)姑娘發(fā)現(xiàn)了三只熊的房子，每只熊都有自己喜歡的食物和床。在挨個嘗試過三只熊的食物和床后，金發(fā)姑娘發(fā)現(xiàn)有一個要么太大/太熱，一個要么太小/太涼，只有一個是“剛剛好”。所以金發(fā)姑娘原則常常意指適中、中間地帶，有點類似于中國的中庸之道的意思。

        聚合物（polymer），顧名思意，就是由很多或一串分子聚合在一起形成的結(jié)構(gòu)。而膠體（Colloids）則是分子與其他不相容的物質(zhì)混合而成。而這項研究中的聚合物顆粒和膠體顆粒大小相差極大，分別是十億分之一米和百萬分之一米的區(qū)別，好像金發(fā)姑娘原理在這里并不適用。

        不過這項研究其實關(guān)注的是溫度，意在探索聚合物和膠體材料在不同應(yīng)用中根據(jù)溫度變化表現(xiàn)出來的屬性，科學(xué)家們推測，3D打印技術(shù)中使用或生成的材料可以通過使用分子間的焓引力（enthralpic attraction）來增強(qiáng)，所謂焓引力是一種粘合能量，有可能會使3D打印的效果更佳清晰、驚人。他們正在研究的屬性，可廣泛用于各種消費產(chǎn)品，如：油漆、牛奶、明膠、玻璃、陶瓷等。

        科學(xué)家們解釋說，當(dāng)溫度范圍在室溫到85攝氏度之間時，聚合物會撞到更大的膠體顆粒并由于壓力被壓在一起。膠體分子會在這個過程中變成晶體以“最大化聚合物的隨機(jī)運動和空間。”當(dāng)繼續(xù)加熱時它們就開始融化；不過這個時候會有特殊情況發(fā)生了：當(dāng)它們進(jìn)一步融化時，他們又開始變硬了。這些分子形成了一種類似果凍的物質(zhì)——這種形態(tài)比晶體形式更容易被操縱——然后進(jìn)一步，使用這種類型的操縱，顆粒物可能是更適合于3D打印。

        “這些研究結(jié)果表明，對于工程師來說，材料可能表現(xiàn)出來的性能不僅取決于溫度，而且還可以通過一系列方法來操作的最小粒子來獲得。”該研究報告的主要作者，紐約大學(xué)的博士生Lang Feng解釋說。

        在中間水平時，焓吸引力的動力不發(fā)揮作用，而溫度越高，焓吸引力的動力作用就越大，就更適用于操作處理3D打印材料。