图说3D打印技术:用水制作出可不断变形的3D模型

3dayday   2018-04-03 14:16:57

   最近国外科学家刚刚开发出了一种新方法,能够通过3D打印技术制作出完全由液体组成的3D结构,为那些需要柔性可伸缩装置的电子设备制造铺平了道路。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员使用了一种改良型3D打印机,通过将水注入硅油,然后在一种液体之内完成另一种液体的3D打印雕塑管道。

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根据科学家们的预测,通过化学方法对管道和流动的分子进行调整,从而找到一种新方法来分离分子或精确地将纳米尺度的建筑材料运送到底层中。研究人员已经打印出了直径在10微米到1毫米之间的“水线”,并在不同的螺旋状和分枝上形成了长达几米的长度。根据发表在《先进材料》杂志上的结果,这种材料可以与周围环境互相适应,并不断改变形状。

“这是一种新的材料类型,本身可以重新配置,具有被定制为液体反应容器的潜力,并且有许多应用前景,从化学合成、离子运输到催化。”科学家在伯克利实验室的科学家汤姆·罗素表示。这种材料的起源归功于两个方面:学习如何创建液体管在另一液体中形成形状,然后自动化这个过程。在第一步中,科学家们开发了一种方法,将一种特殊的纳米粒子表面活性剂的水固定在水中,从而将水固定在合适的位置。

表面活性剂,本质上就是肥皂,可以防止管分解成液体。他们的表面活性剂可以非常有效果的发挥作用,科学家称之为纳米级超级肥皂。这是通过将纳米粒子分散成水和聚合物分配到油中实现。纳米粒子和聚合物配体想要相互连接,但它们也想保持在各自的水和油介质中。

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在试验中,在将水注入油后不久,油中的数十个配体附着在水中的单个纳米颗粒上,形成一个纳米级的超级肥皂。这些超级肥皂会像玻璃一样挤在一起,使油和水之间的界面也非常稳定,并且锁住液体结构。“这种稳定性意味着我们可以将水拉伸成管状,而它仍然是一根管子。或者我们可以把水塑造成一个椭球面,它仍然是一个椭球。”罗素说。

“我们用这些纳米级的超级肥皂来打印很大长度的水管。”研究人员随后修改了一种现有的3D打印机,是将那些设计成打印塑料的部件移除,并用一个注射器泵和一根针将液体挤压出来。

然后他们让打印机把针插入到油基中,并在预定的模式中注入水。“我们可以从针管中挤出液体,并在三维空间中放置我们想要的任何地方状态。”Joe Forth研究员说。“我们也可以用外力将材料压平,这样就可以瞬间打破超级肥皂的稳定性,改变水线的形状,这种结构具有很高的承重性。”他说。

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