神奇的3D打印教你,如何快速地将一滴墨水变成一颗牙齿

新闻广场 2020-10-21 11:46:45

看过科幻电影《终结者2》的朋友对里面的液态金属机器人T-1000一定印象深刻,在电影中,T-1000的身体是由可还原记忆的液态金属构成,可以在液态和固态中自如转换,被破坏后能够自我还原,受伤或中弹后伤口还能够自动闭合,令人叹为观止!

神奇的3D打印教你,如何快速地将一滴墨水变成一颗牙齿

△(图片来源:电影《终结者2》)

艺术来源于生活,科幻就是人们对未来科技发展的一种幻想。看到如此神奇的机器人,很多科研工作者也坐不住了,有的想到研究液态金属,有的考虑将这种独特的“能力”运用于3D打印。你没看错,就是3D打印,那么如何进行应用呢?下面就为大家揭晓谜题。

单墨滴3D打印,又省材料又可靠

3D打印是一种以数字模型文件为基础,利用聚合物树脂、金属、陶瓷、纳米复合物等可打印材料,基于逐层打印的方式来构造三维立体结构的技术。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天等多种领域应用广泛。

在众多3D打印技术中,基于光固化的连续3D打印技术已成为构造3D结构最有前途的方法之一。然而,相比于基于挤出成型的3D打印方法,其材料利用率较低,而且在连续3D打印过程中,液体树脂会不可避免地附着在固化结构的表面,其附着量会随着打印速度和粘度的增加而增加;同时,由于光散射的存在,导致非图案区中的树脂发生额外的固化,从而降低了打印的稳定性和精度。

为提高材料利用率及打印过程的稳定性,中科院化学所宋延林研究员课题组提出了一种单墨滴3D打印策略,利用界面操作方法就能制备出具有可控形貌的精细3D结构。他们通过在3D打印体系中引入可退浸润的三相接触线(TCL),可显著减少液体树脂在固化结构表面的残留;同时还降低了界面粘附,并且增加了液体内部树脂的流动,可防止高速打印过程中树脂由于持续处于高强度辐照状态下导致的打印结构凸起或台阶结构,从而显著提高3D打印的精度和稳定性,实现一滴成型。这种利用单个墨滴高效构建精细3D结构的策略对于节约墨水材料、按需个性化制备具有重要的意义。研究成果近日发表于《Nature Communications》上(Nat. Commun.,2020, 11, 4685)。

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