神奇！麻省理工研發出能用于3D打印的自行愈合塑料

關于自愈合材料的打印，之前，德國Freiberg的研發團隊研發出面向未來的可自行愈合裂隙或恢復原狀的4D打印技術。而英國的Ilika研究出可自愈合的4D打印技術并獲得215萬英鎊的政府資金支持，其中Ilika的CEO來自于英國劍橋大學。值得注意的是，Freiberg以及Ilika研究的領域是金屬打印的范疇。

近日，麻省理工和新加坡科技設計大學在塑料的3D打印獲得了自愈合方面的進展。他們開創的3D打印熱響應性聚合物材料，能夠記得原來的形狀，即使被暴露在極端壓力和扭轉彎曲成無用的形狀，只要把對象放回他們的響應溫度下，立即在幾秒鐘內回到原來的形式。

這是一個巨大的創新，可以使3D打印適用于更廣泛的應用。開拓性的研究人員已經在研究控制藥物輸送和太陽能電池板跟蹤解決方案。這一突破性的創新被發表在Nature雜志上，題目為 《Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers》  （4D打印多材料形狀記憶聚合物）

該研究小組還包括SUTD助理教授Kevin Ge和羅格斯大學助理教授Howon Lee（兩人之前都屬于麻省理工學院）。他們解釋說，這些4D打印方法可以應用于不同尺寸的打印。“我們的方法不僅使4D打印在微米量級得以實現，而且也可以應用于更大的對象打印，以獲得更廣泛的商業應用領域所需要的記憶聚合物。這將4D打印推進到廣泛的實際應用領域，包括生物醫學設備、航空航天結構件、太陽能電池等?！?/p>

當然，這不是第一次關于軟、活性材料的探討。除了溫度的刺激，科學家們還在其他環境刺激（如熱、光、電）的不同情況進行了研究，為生物醫學、機器人和可穿戴式應用打開了更多可能性。記憶是一種特別有用的特性，因為它允許物體在不同的柔軟程度、彈性狀態下進行切換。在這種特殊的情況下，即使室溫也可以“凍結”這些材料，使之呈現出不同的形狀，而一個稍高的溫度又可以使這些材料瞬間“彈”回堅實的狀態。

但通常的3D打印方式并不是制造這些材料的最理想方法，主要影響因素是微觀層面上的精度。在達到極細微的打印精度情況下，這些材料可以瞬間恢復其原始形狀。這就好比一朵花可以在幾毫秒內釋放花粉，它只能能夠這樣做，是因為它的驅動機制是在微米尺度上的。

研究團隊所使用的3D打印技術是DLP技術，特別之處在于來自半導體行業的高分辨率鏡頭。為了創建理想的形狀記憶材料，他們最終決定將一種長鏈聚合物，和另一種較硬的聚合物混合打印。固化后的混合材料可以很容易地承受拉伸和彎曲而不破裂。

研究團隊打印的埃菲爾鐵塔可以被拉伸到原來長度的三倍，而不斷裂，并在幾秒內返回它們的原始形狀。但最實用的例子是軟機械手。爪子在溫暖的環境自動關閉起來，可以拿起一個小螺栓，甚至還魚蛋和軟豆腐。

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