近日，麻省理工學(xué)院(MIT)的化學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種新3D打印技術(shù)，該技術(shù)能改變一個(gè)3D打印對(duì)象的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)多個(gè)3D打印對(duì)象的化學(xué)融合。據(jù)他們說(shuō)，該技術(shù)能大大增加3D打印對(duì)象的復(fù)雜度。

3D打印的局限之一是3D打印對(duì)象總體上是不可改變的，換句話說(shuō)就是3D打印聚合物對(duì)象的化學(xué)結(jié)構(gòu)是“死的”。令人興奮的是，麻省理工化學(xué)專家新開(kāi)發(fā)的的3D打印技術(shù)改變了這一現(xiàn)狀，用該技術(shù)打印出的對(duì)象的化學(xué)結(jié)構(gòu)是可以改變的，即使是在打印完成后。該技術(shù)還能讓多個(gè)3D打印對(duì)象融合在一起。

1月13日，麻省理工團(tuán)隊(duì)的研究成果發(fā)表在了《ACS Central Science》上。“有了該技術(shù)，你可以先打印一種材料，然后用光將其變成別的東西或進(jìn)一步增長(zhǎng)它，”研究人員解釋說(shuō)。這大大增加了3D打印對(duì)象的復(fù)雜性。

立體光刻技術(shù)是一種更加精確的3D打印技術(shù)，通過(guò)將其與活性聚合技術(shù)結(jié)合起來(lái)，MIT團(tuán)隊(duì)可以讓3D打印材料停止生長(zhǎng)，然后再讓其重新開(kāi)始生長(zhǎng)。

早在2013年，MIT研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用紫外線，他們可以拆分開(kāi)3D打印結(jié)構(gòu)中的聚合物，從而創(chuàng)造出被稱為“自由基”的活性分子。隨后，自由基可以綁定到3D打印對(duì)象周圍的溶液中的新單體上，并將這些新單體合并到原始材料中。“這樣的優(yōu)勢(shì)是，你可以打開(kāi)燈讓鏈接生長(zhǎng)，燈關(guān)掉讓它們停止生長(zhǎng)。原則上，你可以無(wú)限制地重復(fù)開(kāi)燈與關(guān)燈，然后它們可以不斷地生長(zhǎng)。”

不幸的是，試圖控制自由基被證明是非常困難的，同時(shí)還會(huì)對(duì)3D打印材料造成過(guò)度的損壞。幸運(yùn)的是，MIT化學(xué)家找到了另外一樣?xùn)|西：來(lái)自LED的藍(lán)色光。據(jù)了解，聚合物含有化學(xué)組TTC，被光打開(kāi)的有機(jī)催化劑可活化這些TTC。當(dāng)被LED的藍(lán)光照射到時(shí)，TTC會(huì)隨著新單體的附著而延展。由于這些單體是均勻加入的，它們?yōu)椴牧咸峁┝诵滦阅堋！坝辛诉@種活的方法，我們可讓宏觀材料按照我們所設(shè)計(jì)的方式來(lái)成長(zhǎng)，”研究人員說(shuō)。

通過(guò)使用LED光技術(shù)，MIT研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以改變3D打印結(jié)構(gòu)的各種屬性，包括它們的剛度和疏水性。通過(guò)添加某種單體，化學(xué)家也能讓材料根據(jù)溫度而膨脹或收縮。更妙的是，通過(guò)照射連接區(qū)域，他們能化學(xué)融合兩個(gè)3D打印物體。研究人員說(shuō)，這個(gè)特殊的工藝可用于創(chuàng)造具有前所未有的復(fù)雜度和化學(xué)穩(wěn)定性的巨大3D打印結(jié)構(gòu)。

研究人員面臨的一個(gè)障礙是要保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的無(wú)氧性，因?yàn)樵谠撨^(guò)程中使用的有機(jī)催化劑在有氧環(huán)境下不起作用。現(xiàn)在，MIT團(tuán)隊(duì)正在測(cè)試其他可在有氧環(huán)境下實(shí)現(xiàn)類似聚合的催化劑。

通過(guò)結(jié)合聚合物科學(xué)和材料科學(xué)，MIT研究人員為高級(jí)3D打印創(chuàng)造了令人的興奮的新可能性。

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