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哈佛研究者發(fā)明了一種3D打印的打印頭，它可以利用實時配制的混合油墨用于制備更加復(fù)雜和柔軟的制品，這項研究是增材制造領(lǐng)域中一次“重大進(jìn)展”。
傳統(tǒng)的3D打印只能使用一種材料打印具有特定設(shè)計的物件，這極大地限制了可打印物品的范疇。新型復(fù)合材料打印頭能夠混合和打印濃縮的粘彈性油墨，因此在打印時候，這種打印頭就可以同時控制材料的組成和制品的幾何形狀。這種技術(shù)除了能夠制備柔性制品以外，還具有打印不同電阻電路的能力，因此研究者吹捧它為“3D打印的新寵”。
利用微型噴嘴內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)葉輪可以有效地混合一系列的復(fù)雜液體，通過有效混合和快速轉(zhuǎn)換噴嘴，復(fù)合物材料在設(shè)備運(yùn)行過程中就可以被改變。這為3D打印可穿戴物產(chǎn)品、柔性機(jī)器人和電子器件鋪平了道路。
該研究是由美國哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)的工程學(xué)教授Jennifer A.Lewis，Wyss研究所的博士后Thomas Ober以及Science Branco Weiss博士后流動站的Daniele Foresti組成的研究團(tuán)隊共同開發(fā)的。Ober說：“被動混合不能保證原料的完美融合，特別是高粘度油墨。為設(shè)計能混和大范圍材料的有效微流體混合器，我們開發(fā)了一種合理的結(jié)構(gòu)，并且證實它具有實驗可行性。該研究小組還展示了幾種有效混合技術(shù)的應(yīng)用。例如，可以將硅橡膠無縫地打印進(jìn)入軟硬材料組成的梯度結(jié)構(gòu)中。
這種打印頭也打印發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料，例如兩相環(huán)氧衍生物是一種典型的例子，當(dāng)兩相混合時，材料會快速固化。最后，他們展示了可以混合導(dǎo)電和絕緣油墨來滿足在3D打印物體中嵌入電路的要求。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室材料工程中心制造和優(yōu)化部門的主任Christopher Spadaccini評價這項研究代表增材制造領(lǐng)域中一個“重大進(jìn)展”。
通過在運(yùn)行過程中允許兩種高粘度原料的混合，使得混合不同機(jī)械性能和功能的材料的理想變得更加現(xiàn)實。James Hardin指出，“在此之前，這還只是一個概念。這項需要結(jié)合導(dǎo)電和結(jié)構(gòu)材料的工作將會為以后的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。”這種打印頭的設(shè)計取締了對多重噴頭的需要，也可以根據(jù)需要開始和停止油墨流動。
該研究成果已經(jīng)發(fā)表在Advanced Materials上。
