3D打印智能墨水可创造出形状和颜色会变的物体

2018-04-08 11:16

2018年4月6日，达特茅斯学院的研究人员最近在开发新的3D打印材料取得了显著的突破。开发出一种创新的“智能墨水”，3D打印出的物体形状和颜色随着时间的推移会发生改变。这一过程通常被称为4D打印，下一代增材制造，可以在生物医学和能源行业等领域有各种应用。

“这项技术为3D打印的物体带来了生机，”达特茅斯大学化学助理教授陈峰科说。 “虽然许多3D打印结构只是不能反映材料分子性质的形状，但这些油墨将功能分子带到了3D打印领域，现在我们可以打印各种用途的智能对象。”

这个开创性的项目试图找到一种方法来提供对3D打印物体分子结构的更高级别的控制。这样做的好处是巨大的，使设计能力大大增加。

该墨水是基于聚合物的“载体”创建的，该载体可以将智能分子系统整合到打印凝胶中。这允许将它们的功能从纳米级转换到宏观级，3D打印之后不再硬化，材料会进一步发生化学反应，将活性分子成分锁定在一起并引发转化。例如，通过荧光跟踪器，可以使物体响应于诸如光的外部刺激而改变颜色。

这些3D打印的“4D”物体可以反复膨胀和收缩。这种收缩可以用来将3D打印物体的尺寸减少100倍，提供10倍的分辨率。这意味着使用达特茅斯团队的墨水可以将普通打印机的功能扩展到更复杂的打印机的水平，使其能够以更高的分辨率进行打印，而无需更改其操作，因为墨水预先编程转化为对象的能力。

“这个过程可以使用1000美元的打印机来替代前需要10万美元的打印机，这项技术具有可扩展性，适应性强，可以显著降低成本。”

尽管距离能够动态适应环境并改变其配置的全功能智能3D系统还有一段时间，但这种新型智能墨水的开发已经具有一定的潜在用途。目前设想改进的精密过滤器和存储装置的制造，是可以从打印后控制结构转换的能力中受益的。

该团队总结了该项目及其未来潜力，他表示：“我们相信这种新方法将启动基于小分子的3D打印材料的开发，并极大地加速智能材料和器件的开发“

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