圖說(shuō)3D打印技術(shù):用水制作出可不斷變形的3D模型

3dayday   2018-04-03 14:16:57

   最近國(guó)外科學(xué)家剛剛開(kāi)發(fā)出了一種新方法,能夠通過(guò)3D打印技術(shù)制作出完全由液體組成的3D結(jié)構(gòu),為那些需要柔性可伸縮裝置的電子設(shè)備制造鋪平了道路。美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用了一種改良型3D打印機(jī),通過(guò)將水注入硅油,然后在一種液體之內(nèi)完成另一種液體的3D打印雕塑管道。

根據(jù)科學(xué)家們的預(yù)測(cè),通過(guò)化學(xué)方法對(duì)管道和流動(dòng)的分子進(jìn)行調(diào)整,從而找到一種新方法來(lái)分離分子或精確地將納米尺度的建筑材料運(yùn)送到底層中。研究人員已經(jīng)打印出了直徑在10微米到1毫米之間的“水線”,并在不同的螺旋狀和分枝上形成了長(zhǎng)達(dá)幾米的長(zhǎng)度。根據(jù)發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上的結(jié)果,這種材料可以與周?chē)h(huán)境互相適應(yīng),并不斷改變形狀。

“這是一種新的材料類(lèi)型,本身可以重新配置,具有被定制為液體反應(yīng)容器的潛力,并且有許多應(yīng)用前景,從化學(xué)合成、離子運(yùn)輸?shù)酱呋??!笨茖W(xué)家在伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家湯姆·羅素表示。這種材料的起源歸功于兩個(gè)方面:學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建液體管在另一液體中形成形狀,然后自動(dòng)化這個(gè)過(guò)程。在第一步中,科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種方法,將一種特殊的納米粒子表面活性劑的水固定在水中,從而將水固定在合適的位置。

表面活性劑,本質(zhì)上就是肥皂,可以防止管分解成液體。他們的表面活性劑可以非常有效果的發(fā)揮作用,科學(xué)家稱(chēng)之為納米級(jí)超級(jí)肥皂。這是通過(guò)將納米粒子分散成水和聚合物分配到油中實(shí)現(xiàn)。納米粒子和聚合物配體想要相互連接,但它們也想保持在各自的水和油介質(zhì)中。

在試驗(yàn)中,在將水注入油后不久,油中的數(shù)十個(gè)配體附著在水中的單個(gè)納米顆粒上,形成一個(gè)納米級(jí)的超級(jí)肥皂。這些超級(jí)肥皂會(huì)像玻璃一樣擠在一起,使油和水之間的界面也非常穩(wěn)定,并且鎖住液體結(jié)構(gòu)?!斑@種穩(wěn)定性意味著我們可以將水拉伸成管狀,而它仍然是一根管子。或者我們可以把水塑造成一個(gè)橢球面,它仍然是一個(gè)橢球?!绷_素說(shuō)。

“我們用這些納米級(jí)的超級(jí)肥皂來(lái)打印很大長(zhǎng)度的水管?!毖芯咳藛T隨后修改了一種現(xiàn)有的3D打印機(jī),是將那些設(shè)計(jì)成打印塑料的部件移除,并用一個(gè)注射器泵和一根針將液體擠壓出來(lái)。

然后他們讓打印機(jī)把針插入到油基中,并在預(yù)定的模式中注入水?!拔覀兛梢詮尼樄苤袛D出液體,并在三維空間中放置我們想要的任何地方狀態(tài)。”Joe Forth研究員說(shuō)。“我們也可以用外力將材料壓平,這樣就可以瞬間打破超級(jí)肥皂的穩(wěn)定性,改變水線的形狀,這種結(jié)構(gòu)具有很高的承重性?!彼f(shuō)。

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