新型多材料3D列印頭研製成功
- 發佈時間：2015-09-23 04:31:02 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京9月22日電 （記者常麗君）3D列印是生産輕質結構、柔性機器人和靈活電子設備的一次革命，但在列印複雜的多材料整合産品方面還很困難。最近，美國哈佛大學科學家設計了一種新型多材料列印頭，能混合併列印濃縮的、有粘彈性的“墨水”材料，在列印過程中能同時控製成分和幾何形狀。列印頭通過一種主動混合、快速切換的噴嘴，在運作中改變材料成分，為全3D列印的可穿戴設備和電子設備鋪平了道路。
要列印一個既包含能隨膝蓋一起運動的柔軟材料，又包含堅硬電子元件的設備，理想的3D印表機要能從柔軟材料無縫過渡到堅硬材料，將不同電導率、不同電阻的墨水達成電路，並能在各種墨水之間精確切換，而且在執行所有這些任務時不間斷——這種在列印産品中整合不同材料和性質的能力，是3D列印的下一個前沿。
這項研究由哈佛大學約翰·波爾森工程與應用科學學院（SEAS）倣生工程教授詹妮弗·劉易斯負責。據研究人員介紹，列印多種材料的基礎是混合複雜液體，以往大部分方法是被動的，即讓兩股液體擴散混合，對高粘度液體，尤其在容積小、時間短的情況下很難奏效。他們設計了一種主動混合多材料列印頭，微噴嘴內有一種旋轉推進器，能有效混合多種複雜液體。
論文第一作者、哈佛大學韋斯研究所博士後研究員托馬斯·奧博説：“實驗證明，主動式微流混合器能混合多種材料。”他們據此造出的混合列印頭，能列印包含多種材料的三維圖案。比如能把彈性硅酮無縫列印到由軟區和硬區組成的梯度結構中，這種結構在靈活電子設備、可穿戴設備中有大量應用。還能列印反應性材料，如AB膠（兩部分環氧樹脂），當兩部分結合時會迅速變硬。此外，還能將導電和電阻墨水按需混合，在3D列印物體中嵌入電路。
相關論文發表在最近的美國《國家科學院院刊》上。
總編輯圈點
電腦配的印表機，一開始是針式——針頭隔著色帶在白紙上敲出許多點；後來噴墨印表機問世，幾種墨盒的顏色可以混出真彩色，終於能作畫了。3D印表機剛發明不久，幹的活兒還稍顯簡單；這次研發的新型號就能“綿裏藏針”地噴塑出複雜結構了。未來的改進，將讓3D印表機真正具備雕刻師和工藝師的本事。
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