革命性的3D列印墨水包含帶著鹹味的秘密
提到3D 列印,大多數人都會想到一種常用的技術,即熔融沈積建模(FDM)。這種方法是將熔融聚合物從噴嘴中擠出,當聚合物冷卻成固態時,在連續沉積層中建造物體。另一種被稱為直接墨水書寫(DIW)的技術,也是將東西從噴嘴中擠出。不過,在這種情況下,這種東西是一種凝膠狀聚合物”墨水”,透過化學反應轉變為固體。與FDM 相比,DIW 更具成本效益和能源效率,可以用更多的聚合物製造物體。
然而,這種技術的一個缺點在於,通常需要使用有毒的化學催化劑和交聯劑來啟動和促進液態到固態的轉變。這些化學物質不僅可能對人類和環境造成危害,而且是在印刷後步驟中添加的,增加了生產過程的持續時間和複雜性。
這就是新墨水的用武之地。它是由加州大學聖迭戈分校的Jinhye Bae 教授及其同事開發,採用了一種名為聚(N-異丙基丙烯酰胺)的液態聚合物溶液,簡稱PNIPAM。功能性材料,如碳奈米管或石墨烯薄片,可以混合到液體中。
將墨水擠壓到覆蓋鹽水的玻璃載玻片上時,墨水會立即形成固體網格
由於PNIPAM 起初比較黏稠,因此只需很小的力量就能輕鬆地從針頭中擠出。當油墨被擠入氯化鈣鹽水溶液中時,鹽離子會立即將水分子從油墨中吸走,這種現象稱為”鹽析”。留在油墨中的疏水(拒水)聚合物鏈會聚集在一起,使油墨立即變成固體。任何添加的功能材料也會被鎖在其中。
與傳統的DIW 印刷不同,PNIPAM 印刷方法不需要使用任何印刷後化學品,而且可以在室溫下進行。另外,如果需要,列印出的固態物件還可以在隨後轉換成可使用的液態PNIPAM。
這項技術已被用來列印電路板,為燈泡供電。
有關這項研究的論文最近發表在《自然-通訊》雜誌上,韓國漢陽大學的科學家也參與了這項研究。您可以在下面的影片中看到墨水瞬間形成固體線圈。