新3D打印動(dòng)態(tài)材料可對(duì)光作出反應(yīng)

來(lái)源：3D打印商情

據(jù)了解，一個(gè)跨機(jī)構(gòu)研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了他們所希望的一種新的合成材料，該新材料的聚合物特性以新穎的方式動(dòng)態(tài)響應(yīng)光明和黑暗，具有與自然界中所發(fā)現(xiàn)的類(lèi)似動(dòng)態(tài)特性，可用于各類(lèi)應(yīng)用，包括3D打印及其他類(lèi)型的制造和回收。來(lái)自澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)（QUT）以及比利時(shí)根特大學(xué)（UGent）和德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了該合成材料，這種材料對(duì)環(huán)境刺激具有可逆的聚合物特性——在這種情況下，綠色LED燈然后黑暗。

這類(lèi)具有動(dòng)態(tài)特性的新型合成材料

這些特性隨著光照和黑暗條件的變化而變化

雖然對(duì)光有反應(yīng)的材料早已被發(fā)明出來(lái)，但該團(tuán)體表示，他們研發(fā)的材料與眾不同的是，光被用來(lái)作為穩(wěn)定化學(xué)鍵而不是破壞化學(xué)鍵的觸發(fā)因素。出于這個(gè)原因，該團(tuán)隊(duì)為這種新材料起了一個(gè)新名字——光穩(wěn)定動(dòng)態(tài)材料（LSDM）。

“我們希望將LSDM作為一種全新的材料引入3D打印行業(yè)。”在QUT完成研究的同時(shí)從事這項(xiàng)研究的Hannes Houck在一份新聞聲明中表示。

1正常化學(xué)的對(duì)立面
具體而言，研究人員使用萘（一種已知用于蛾驅(qū)蟲(chóng)劑的化學(xué)物質(zhì)）和偶合分子三唑二酮（TADs）來(lái)制造這種物質(zhì)。研究人員發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊》上的論文表示，材料與刺激之間的相互作用與化學(xué)中通常發(fā)生的相反，這使得它們?cè)诓牧峡茖W(xué)方面的工作相當(dāng)獨(dú)特。“通常情況下，你使用不同波長(zhǎng)的光或額外的熱量或刺激性化學(xué)物質(zhì)來(lái)破壞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物分子鏈?！毖芯咳藛T寫(xiě)道。

2獨(dú)特反應(yīng)
然而，在這種情況下，團(tuán)隊(duì)使用綠色LED燈來(lái)穩(wěn)定網(wǎng)格，用“溫和”的觸發(fā)器來(lái)打破網(wǎng)格，使其崩潰，然后流走，即所謂的“黑暗”。研究人員寫(xiě)道：“重新開(kāi)啟燈光，材料重新硬化并保持其強(qiáng)度和穩(wěn)定性?！?br />
“這就是所謂的失衡化學(xué)系統(tǒng)，”研究人員在論文中解釋說(shuō)， “綠光的恒定能量使化學(xué)系統(tǒng)保持這種結(jié)合形式，將其推出平衡狀態(tài)。把光帶走，系統(tǒng)就會(huì)回到放松、最低能量狀態(tài)。”研究人員表示，他們可以通過(guò)輕觸開(kāi)關(guān)重復(fù)材料從硬到柔韌的轉(zhuǎn)換，并調(diào)暗光線以調(diào)節(jié)材料的機(jī)械性能。

3使用光穩(wěn)定的支撐物
研究人員說(shuō)，該材料的應(yīng)用包括作為3D打印墨水，用于打印臨時(shí)的、易于移除的支撐支架，這將有助于打印目前受到典型逐層制造工藝限制的自由懸掛結(jié)構(gòu)。

“你3D打印像橋梁這樣的東西需要支撐時(shí)，在設(shè)計(jì)打印過(guò)程中用別的材料作為支撐，當(dāng)你不再需要它時(shí)需要后處理將其移除。”QUT大分子化學(xué)家和Christopher Barner教授Kowollik說(shuō)，“如果你使用光穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)墨水作為支架，您可以在光線下進(jìn)行3D打印，然后關(guān)閉燈光，讓腳手架墨水流走。LSDM的另一個(gè)潛在用途可能是作為細(xì)胞生物學(xué)研究工具，生物學(xué)家將其用作細(xì)胞表面支撐物，它們可以通過(guò)光調(diào)制改變而不損害細(xì)胞。