未來最有發(fā)展前景的3D打印材料技術(shù)

來源：材料牛

復(fù)合材料形狀記憶聚合物（4D打印）

麻省理工大學(xué)和新加坡科技設(shè)計大學(xué)（SUTD）的工程師在Nature雜志上發(fā)表了標(biāo)題為Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers的文章。他們對熱敏聚合物進(jìn)行了研究。SMP（形狀記憶聚合物）可以在彎曲或暴露于極端壓力的條件下，以不同的方式成形。并在環(huán)境刺激下恢復(fù)原來的形狀。

3D打印分子

想象一下，一臺機(jī)器，幾乎可以構(gòu)建用戶想要的分子甚至原子水平的任何東西。伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)家已經(jīng)朝著這個方向在努力。該團(tuán)隊已經(jīng)研制出通過焊接預(yù)先做好的組件就能自動合成新的有機(jī)小分子的機(jī)器。這些組件可以以任何配置組裝。其結(jié)果是，這種機(jī)器有能力3D打印出數(shù)十億種不同的小分子有機(jī)化合物，它們隨后可作為新的藥物或其他用途進(jìn)行測試。

3D打印導(dǎo)電材料

弗吉尼亞理工大學(xué)的一個研究小組，利用微型立體光刻技術(shù)，由導(dǎo)電聚合物構(gòu)建了毫米級的3D打印對象。這種導(dǎo)電聚合物是用離子性液體制備的。打印對象的特點是可小到25微米，這在涉及到人體細(xì)胞方面開啟了很多潛在的應(yīng)用。事實上，這種技術(shù)可以讓工程師用來打印導(dǎo)電部件，甚至組織支架等。

3D打印骨頭、組織和器官

翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員給出了一個成功3D打印骨骼的方法：在一些特殊的人造塑料中混合至少30%天然骨粉，并用3D打印機(jī)打印出所需的形狀。實際上，3D打印可用于為再生缺陷區(qū)域的信號組織，形成細(xì)胞打印支架或活細(xì)胞結(jié)構(gòu)。通過綜合修復(fù)、重建和再生，3D打印技術(shù)擔(dān)負(fù)著為缺陷患者開發(fā)兼有美學(xué)和功能作用的治療方案的作用。

至于組織和器官，威克森林再生醫(yī)學(xué)研究所的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種專門設(shè)計的3D打印機(jī)，它已經(jīng)打印了耳朵、骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)。此外，還形成了較強(qiáng)的，臨時的外部結(jié)構(gòu)。

3D打印環(huán)保材料

ABS塑料，大多采用FDM打印，是目前使用的最常見的塑料。然而，這是不完全環(huán)保的，其融化時會釋放有害氣體。Additive Elements一直致力于安全的生物基材研究，并認(rèn)為這是這個行業(yè)的未來。該公司正在開發(fā)一種材料，當(dāng)完成它后，可以回收和使用它作為下一個部分的原料。該材料，完全由惰性材料和食品級的原料組成。未印刷的粉末可完全回收，最終產(chǎn)物與其他廢物一起處理也將是無害的。

碳納米管

納米技術(shù)也可以被用來增強(qiáng)3D打印材料。碳納米管就是最好的例子，其基本過程包括用碳納米管涂覆塑料纖維，然后使其經(jīng)受微波作用。碳納米管，具有微波下能快速加熱的特性。這將使塑料纖維微微融化以更好地結(jié)合，并使成品對象強(qiáng)度更高。

3D打印石墨

石墨烯被喻為是有潛力進(jìn)行革命性3D打印一種神奇的材料。石墨烯是由排列成六邊形格子的單層碳原子組成的，它是熱和電的良導(dǎo)體。許多公司一直致力于將石墨烯用于3D打印行業(yè)。 Haydale石墨烯公司宣布了其推出的新型線型石墨烯增強(qiáng)PLA纖維的項目。其比傳統(tǒng)的PLA纖維的主要優(yōu)勢是無論是強(qiáng)度和剛度都提高了，且有更好的抗沖擊性能。其他一些研究已經(jīng)朝著引進(jìn)3D打印石墨烯氣凝膠的輕質(zhì)材料的道路進(jìn)行。石墨氣凝膠比空氣輕7.5倍，1立方米的重量僅有160克。

3D打印硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是將碳化物的細(xì)顆粒用金屬粘合劑粘結(jié)到一個復(fù)合材料上的硬質(zhì)材料。它通常用于工業(yè)中，如工程組件，磨損部件和工具。Fraunhofer IKTS已經(jīng)開發(fā)出用粘合劑噴射3D打印技術(shù)進(jìn)行3D打印硬質(zhì)合金用來制作極其堅硬的物體的方法。

3D打印混凝土

有些公司已致力于用混凝土建造房屋和其他類型的建筑的大型3D打印。因為混凝土3D打印正在成為建設(shè)項目更可行的選擇，許多建筑公司正在醞釀并將使用混凝土3D打印。

意大利面（或一般的食物）

食品已被用于3D打印領(lǐng)域相當(dāng)長的一段時間，但其中3D打印意大利面的研究最多。Barilla致力于他們自己的3D打印意大利面已經(jīng)相當(dāng)長的一段時間了。然而，他們的3D打印機(jī)的工作原型最近才在2016年P(guān)arma的CIBUS國際食品展亮相。該打印機(jī)能夠在兩分鐘內(nèi)依靠預(yù)先設(shè)置，打印四種獨特的意大利面形狀。而且營養(yǎng)價值、質(zhì)地和顏色可以控制。Barilla發(fā)現(xiàn)他們的意大利面為餐館和意大利面商店創(chuàng)建了美食食譜。