| 材料工程 |
2015-10-23 20:59 |
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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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