一種制造幾微米柔性纖維的3D打印方法

魔猴君  知識堂   28天前

大自然永遠不會停止給我們帶來驚喜。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校最近發表的一項研究表明，這也是增材制造市場的重要靈感來源。這突出了一種名為3DXP的新型3D打印方法，該方法能夠大規模設計超細纖維，直徑僅為1.5微米。它依靠使用具有粘塑性流體流變性的支撐凝膠來打印非常復雜的纖維結構。3D打印機噴嘴能夠在這種凝膠中移動，從而擺脫這種極細纖維造成的重力限制。這種新3D打印方法背后的團隊希望它能夠促進機器人、醫藥和材料領域的應用發展。

誰不曾對蜘蛛網的抵抗力、蛋殼的保護功能或某些昆蟲能夠捕獲獵物的絲的強度感到著迷呢？如果你仔細想想，這些建筑令人印象深刻，而且是取之不盡的教育源泉。增材制造與仿生學經常結合在一起以提供新的應用，這并非毫無道理。而這一次，我們的目標就是找到一種解決方案來規模化復制這些細小纖維。然而，以3D形式重現這些網絡的屬性極其復雜。

使用3DXP方法3D打印不同形

研究人員開發了一種稱為“集成溶劑交換3D打印”（3DXP）的方法。打印這種柔性材料和這種薄結構的問題之一是它們沒有足夠的抗彎剛度來支撐自身的重量。因此，研究人員選擇在充當打印支撐的凝膠槽中進行打印。他們解釋說：“為了獲得直徑小于1.5μm的細絲，我們修改了支撐凝膠的屈服強度流變性以及聚合物、溶劑和非溶劑的組成，所有這些在該過程中都發揮著關鍵作用。”

我們進行了多項測試來證明該技術的全部潛力。這些表明，使用5微米噴嘴設計1.5微米纖維是可能的。使用了不同的材料，例如彈性體、聚氯乙烯和聚苯乙烯。研究人員認為，這種方法可能會對醫療領域產生影響，例如用于管理藥物或設計超精密微流體設備；在電子領域或傳感器設計領域。

在該方法得到更廣泛的應用之前，還有一些障礙需要克服，例如實現更好的穩定性或改進材料的配方。但第一批結果令人鼓舞，并展示了增材制造如何實現非常小的精細度。

編譯整理：3dnatives