罗切斯特理工学院（RIT）的科学家们正在研究通过开发受损时可自行修复的聚合物，来提升3D打印材料的耐久性。

在克里斯托弗·刘易斯的带领下，该研究专注于创建刺激响应型光敏聚合物，这种材料在受损时能够自我修复，从而提升3D打印产品的韧性。这些材料最初是液态树脂，质地类似强力胶，通过光固化技术，在打印过程中逐层选择性固化。固化后，它们表现出自修复特性，有望延长打印部件的使用寿命。

作为RIT工程技术学院的教授，刘易斯表示团队的目标是制造能够复制生物系统修复能力的合成材料。活体组织在受伤后可以再生，但"合成材料或人造物体并不具备这种特性"。刘易斯指出："我们在自修复材料领域的工作，是对如何模拟这些天然材料特性的前瞻性探索。"

攻克3D打印材料的薄弱环节

增材制造持续面临的挑战之一是材料脆性，特别是用于承重应用的部件。随着时间的推移可能形成裂纹，导致产品失效。为解决这一问题，刘易斯的团队将紫外线固化树脂与热塑性添加剂结合，创造出能够强化受损区域的更强混合材料。该材料还表现出形状记忆行为，意味着变形后能恢复原始形态。

该项目获得美国国防部支持，并与RIT的AMPrint中心合作进行，目前专注于微调树脂的化学配方以平衡光敏性和粘稠度。这两种特性对于实现稳定可靠的打印性能至关重要。

自修复能力源于称为"聚合诱导相分离"的过程。当暴露在光线下，液态树脂开始固化，热固性组分与热塑性组分逐渐分离。这形成了在固化过程中能够移动并稳定的动态内部结构，类似熔岩灯的柔和运动。

刘易斯解释称，这种相分离是材料实现自我修复的关键。早期对热塑性混合材料的研究表明，类似的结构动力学使得聚合物能够闭合裂纹并恢复完整性。这些见解指导了团队目前对光反应系统的实验。

研究人员认为，自修复聚合物可以使3D打印部件在机器人、电子设备和生物医疗设备等领域实现更可靠的应用。通过提升韧性并降低维护需求，这项技术有助于降低生产成本并扩展增材制造的能力边界。

3D打印用自修复材料进展

自修复特性在3D打印领域备受关注，将类似功能集成到打印材料中可能为增材制造开辟全新应用领域。

近年来，研究人员在自修复技术多个前沿领域取得了显著进展。例如，科学家成功3D打印了源自虾壳的生物聚合物，这可能为自修复可穿戴设备铺平道路；另有团队展示了能够修复智能手机和电脑屏幕损伤的3D打印材料。

南加州大学的研究人员开发出能够自我修复的3D打印橡胶，这一突破有望延长鞋类、轮胎、软体机器人部件及电子设备等产品的使用寿命。同样，拉马尔大学的研究人员利用立体光刻技术制造了受仙人掌启发的、能够实现自主自修复的结构。

在台湾，中央大学的科学家研制出兼具抗紫外线和耐热性能的自修复乳化玻璃。与此同时，德克萨斯农工大学与美国陆军研究实验室的合作则催生了适用于3D打印的新型可回收自修复聚合物材料。