作者:Jennifer A.Lewis 来源:PNAS 发布时间:2015/10/8 15:39:47
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新型多材料3D打印头研制成功

    带有旋转推进器的主动混合打印头喷嘴,每种液体经不同入口进入狭小的混合室,在旋转叶作用下瞬间混合。

3D打印是生产轻质结构、柔性机器人和灵活电子设备的一次革命,但在打印复杂的多材料整合产品方面还很困 难。最近,美国哈佛大学科学家设计了一种新型多材料打印头,能混合并打印浓缩的、有粘弹性的“墨水”材料,在打印过程中能同时控制成分和几何形状。打印头 通过一种主动混合、快速切换的喷嘴,在运行中改变材料成分,为全3D打印的可穿戴设备和电子设备铺平了道路。

要打印一个既包含能随膝盖一起运动的柔软材料,又包含坚硬电子元件的设备,理想的3D打印机要能从柔软材料无缝过渡到坚硬材料,将不同电导 率、不同电阻的墨水达成电路,并能在各种墨水之间精确切换,而且在执行所有这些任务时不间断——这种在打印产品中整合不同材料和性质的能力,是3D打印的 下一个前沿。

这项研究由哈佛大学约翰·波尔森工程与应用科学学院(SEAS)仿生工程教授詹妮弗·刘易斯负责。据研究人员介绍,打印多种材料的基础是混 合复杂液体,以往大部分方法是被动的,即让两股液体扩散混合,对高粘度液体,尤其在容积小、时间短的情况下很难奏效。他们设计了一种主动混合多材料打印 头,微喷嘴内有一种旋转推进器,能有效混合多种复杂液体。

论文第一作者、哈佛大学韦斯研究所博士后研究员托马斯·奥博说:“实验证明,主动式微流混合器能混合多种材料。”他们据此造出的混合打印 头,能打印包含多种材料的三维图案。比如能把弹性硅酮无缝打印到由软区和硬区组成的梯度结构中,这种结构在灵活电子设备、可穿戴设备中有大量应用。还能打 印反应性材料,如AB胶(两部分环氧树脂),当两部分结合时会迅速变硬。此外,还能将导电和电阻墨水按需混合,在3D打印物体中嵌入电路。

相关论文发表在最近的美国《国家科学院院刊》上。(来源:科技日报 常丽君)

 
 
 
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