液體3D打印：伯克利科學(xué)家利用水和油創(chuàng)建全液態(tài)3D結(jié)構(gòu)

2018年3月28日,，南極熊獲悉,，來自美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家小組，設(shè)計(jì)出了一種能夠制造完全液態(tài)結(jié)構(gòu)的3D打印方法,。 該技術(shù)使用特殊的3D打印機(jī)將“水線”沉積到硅油基底中,，并可用于構(gòu)建液體電子和化學(xué)合成。

如今,，3D打印已經(jīng)不僅僅是用沉積塑料層來打印一個(gè)花瓶這么簡(jiǎn)單了,，正如伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家所表明的那樣，該技術(shù)甚至延伸到完全由液體制成的打印結(jié)構(gòu),。

也就是說,，通過將細(xì)水線打印到硅油物質(zhì)中，他們已經(jīng)證明了在另一種液體內(nèi)3D打印液體管結(jié)構(gòu)的能力,。 在研究的這個(gè)階段,，科學(xué)家們已經(jīng)打印出直徑在10微米和1毫米之間的水線，并且創(chuàng)造了許多不同的結(jié)構(gòu)類型,，包括長達(dá)幾米的復(fù)雜螺旋形和分枝形圖案,。

伯克利實(shí)驗(yàn)室客座科學(xué)家Tom Russell解釋說，3D打印液體結(jié)構(gòu)甚至能夠改變其形狀并適應(yīng)周圍環(huán)境,。

圖片：伯克利實(shí)驗(yàn)室

與許多科學(xué)家合作實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的Russell認(rèn)為,，液體3D打印技術(shù)可用于液體電子器件（柔性，可拉伸器件）以及化學(xué)合成,。

對(duì)于后者,，科學(xué)家們解釋說，打印的管可以進(jìn)行“化學(xué)調(diào)整”并使分子流過它們,，這可以提供一種新的方法來分離分子或?qū)ⅰ凹{米級(jí)構(gòu)建模塊”提供給化合物,。

為了將液體打印到液體中而不會(huì)混為一體，科學(xué)家們必須提出一些創(chuàng)新解決方案,。 其中之一是水管被涂覆在納米粒子衍生的表面活性劑中,，使得它們保持其形狀并防止它們分散成液滴。

所謂的“納米粒子超濾”是通過將金納米粒子加入水中并將聚合物配體加入油中而制成的,。 當(dāng)兩種液體接觸時(shí),，金納米粒子和聚合物配體試圖彼此附著，但油和水保持分離,。

當(dāng)水物質(zhì)實(shí)際沉積到油基中時(shí),，油中的配體附著到水中的各個(gè)納米顆粒上,，最終形成納米顆粒超濾層。 其結(jié)果是在油和水之間的玻璃狀穩(wěn)定層將水線保持在位,。


“這種穩(wěn)定性意味著我們可以將水拉伸成管,，而且它仍然是一個(gè)管，”羅素補(bǔ)充說,。 “或者我們可以將水塑造成一個(gè)橢球體,，并且它仍然是一個(gè)橢球體。我們已經(jīng)使用這些納米顆粒超級(jí)膠印來打印持續(xù)數(shù)月的水管,�,！�

為了實(shí)現(xiàn)新型液體打印工藝的自動(dòng)化，研究人員通過安裝注射泵和液體擠出針來修改現(xiàn)成的3D打印機(jī),。 3D打印機(jī)然后被專門編程以將針插入油基并且以由3D模型確定的模式注入水,。

“我們可以從針頭中擠出液體，并在三維空間中放置任何我們想要的水,，”Forth解釋說,。 “我們也可以用外力平衡材料，這會(huì)瞬間破壞杯的穩(wěn)定性并改變水線的形狀,。這些結(jié)構(gòu)是無限可重構(gòu)的,。“

創(chuàng)新的3D打印研究由能源部科學(xué)辦公室資助,，最近發(fā)表在“ Advanced Materials”雜志上,。


https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201707603

編譯自：3ders