一种制造几微米柔性纤维的3D打印方法

大自然永远不会停止给我们带来惊喜。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校最近发表的一项研究表明，这也是增材制造市场的重要灵感来源。这突出了一种名为3DXP的新型3D打印方法，该方法能够大规模设计超细纤维，直径仅为1.5微米。它依靠使用具有粘塑性流体流变性的支撑凝胶来打印非常复杂的纤维结构。3D打印机喷嘴能够在这种凝胶中移动，从而摆脱这种极细纤维造成的重力限制。这种新3D打印方法背后的团队希望它能够促进机器人、医药和材料领域的应用发展。

谁不曾对蜘蛛网的抵抗力、蛋壳的保护功能或某些昆虫能够捕获猎物的丝的强度感到着迷呢？如果你仔细想想，这些建筑令人印象深刻，而且是取之不尽的教育源泉。增材制造与仿生学经常结合在一起提供新的应用，这并非毫无道理。而这一次，我们的目标就是找到一种解决方案来规模化复制这些细小纤维。然而，以3D形式重现这些网络的属性极其复杂。

使用3DXP方法3D打印不同形状

研究人员开发了一种称为“集成溶剂交换3D打印”（3DXP）的方法。打印这种柔性材料和这种薄结构的问题之一是它们没有足够的抗弯刚度来支撑自身的重量。因此，研究人员选择在充当打印支撑的凝胶槽中进行打印。他们解释说：“为了获得直径小于1.5µm的细丝，我们修改了支撑凝胶的屈服强度流变性以及聚合物、溶剂和非溶剂的组成，所有这些在该过程中都发挥着关键作用。”

我们进行了多项测试来证明该技术的全部潜力。这些表明，使用5微米喷嘴设计1.5微米纤维是可能的。使用了不同的材料，例如弹性体、聚氯乙烯和聚苯乙烯。研究人员认为，这种方法可能会对医疗领域产生影响，例如用于管理药物或设计超精密微流体设备；在电子领域或传感器设计领域。

在该方法得到更广泛的应用之前，还有一些障碍需要克服，例如实现更好的稳定性或改进材料的配方。但第一批结果令人鼓舞，并展示了增材制造如何实现非常小的精细度

编译整理：3dnatives