隨著多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉發(fā)展,3D打印結(jié)合柔性材料的研究越來(lái)越多,范圍涵蓋智能結(jié)構(gòu)、軟機(jī)器人、人工肌肉、生物仿生等方向,并一直處于國(guó)際熱門(mén)研究狀態(tài)。對(duì)新型柔性材料的要求也越來(lái)越高,因此催生了許多新技術(shù),逐步替代了部分傳統(tǒng)硬質(zhì)材料,近年來(lái)也取得了許多突破性進(jìn)展。常見(jiàn)的柔性耗材3D打印器件的應(yīng)用形式,包括了水凝膠、傳感器、驅(qū)動(dòng)器等。具體的研究進(jìn)展如下:
He Y等搭建了糖類(lèi)打印機(jī),通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑對(duì)糖絲逐層堆疊,并整體浸沒(méi)在PDMS中,最后利用糖類(lèi)的自溶特性獲取微流道。通過(guò)調(diào)整糖絲的厚度和層數(shù),可以改變微流道的尺寸的排布方式,簡(jiǎn)單便捷,成本低廉,這為微流道設(shè)計(jì)提供了新的思路。
Wei J等從水凝膠入手,混合了不同比例的海藻酸鈉和光照交聯(lián)劑,借助改進(jìn)后的螺桿式噴頭3D打印機(jī)成功打印出了超高強(qiáng)度的水凝膠,并測(cè)試了水凝膠的力學(xué)性能,為快速獲取功能性水凝膠提供了一種新的方法。
Muth J T等提出了一種嵌入式3D打印方式,成功的將粘彈性導(dǎo)電墨水打印進(jìn)PDMS彈性?xún)?chǔ)層之內(nèi),獲得了高彈性體陣列的應(yīng)變傳感器。這種傳感器可伸縮性強(qiáng),與人體親和性高,可以在任意平面內(nèi)獲得復(fù)雜的外界相應(yīng)。
Ota H等借助嵌入式3D打印技術(shù)做出了一款智能手套傳感器,可以精準(zhǔn)檢測(cè)出手上的溫度,但與Joseph T.Muth的傳感器不同的是,這次采用的材料是FDM打印的絲狀TPU,而之前的材料是DIW打印的液態(tài)PDMS。從效果來(lái)看,TPU對(duì)溫度變化響應(yīng)要好,而PDMS對(duì)電阻變化響應(yīng)要大。除了有傳感器之外,人工肌肉驅(qū)動(dòng)也是柔性材料3D打印另一個(gè)熱門(mén)的方向。
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