一種制造幾微米柔性纖維的3D打印方法

魔猴君  知識堂   64天前

大自然永遠(yuǎn)不會(huì)停止給我們帶來驚喜。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校最近發(fā)表的一項(xiàng)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(guī)模設(shè)計(jì)超細(xì)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(fù)雜的纖維結(jié)構(gòu)。3D打印機(jī)噴嘴能夠在這種凝膠中移動(dòng)，從而擺脫這種極細(xì)纖維造成的重力限制。這種新3D打印方法背后的團(tuán)隊(duì)希望它能夠促進(jìn)機(jī)器人、醫(yī)藥和材料領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

誰不曾對蜘蛛網(wǎng)的抵抗力、蛋殼的保護(hù)功能或某些昆蟲能夠捕獲獵物的絲的強(qiáng)度感到著迷呢？如果你仔細(xì)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(xué)經(jīng)常結(jié)合在一起以提供新的應(yīng)用，這并非毫無道理。而這一次，我們的目標(biāo)就是找到一種解決方案來規(guī)模化復(fù)制這些細(xì)小纖維。然而，以3D形式重現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)的屬性極其復(fù)雜。

使用3DXP方法3D打印不同形

研究人員開發(fā)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(jié)構(gòu)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(dāng)打印支撐的凝膠槽中進(jìn)行打印。他們解釋說：“為了獲得直徑小于1.5μm的細(xì)絲，我們修改了支撐凝膠的屈服強(qiáng)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(fā)揮著關(guān)鍵作用。”

我們進(jìn)行了多項(xiàng)測試來證明該技術(shù)的全部潛力。這些表明，使用5微米噴嘴設(shè)計(jì)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(rèn)為，這種方法可能會(huì)對醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生影響，例如用于管理藥物或設(shè)計(jì)超精密微流體設(shè)備；在電子領(lǐng)域或傳感器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

在該方法得到更廣泛的應(yīng)用之前，還有一些障礙需要克服，例如實(shí)現(xiàn)更好的穩(wěn)定性或改進(jìn)材料的配方。但第一批結(jié)果令人鼓舞，并展示了增材制造如何實(shí)現(xiàn)非常小的精細(xì)度。

編譯整理：3dnatives