這是一種新的3D 打印凝膠。它可以像活體組織一樣愈合,還能通過改變形狀適應環境,擁有廣闊的應用前景——從修復破碎的手機屏幕到制作迷彩偽裝。打破手機或平板電腦屏幕是令人非常惱火的一件事,同時修復它所需要的money也不少。當你的手機或iPad“啪”一聲正面朝下摔在地板上時,你是不是后背嗖嗖地冒涼風?你是不是聽到了心碎的聲音?
修復凝膠可讓手機屏幕自行修復可能在不遠的某一天,昂貴的屏幕維修將會成為過去的事情。這多虧了墨爾本大學的研究人員正在開發的一種自我修復凝膠。它很有可能會用來防止屏幕開裂, 或讓開裂的屏幕自動"愈合"。這聽起來太神奇了,簡直不可思議。但是化學工程專家已經利用3D 打印技術開發出了一種就像活體組織一樣切割后可再生的凝膠。amazing!修復凝膠可隨時間推移改變形狀如果開發成功, 這種以聚合物為基礎的材料可謂前景無限,從保護移動設備屏幕到“愈合”汽車內外的劃痕。墨爾本工程學院研究員盧克·科納爾博士說,3D打印機很有可能帶來制造業的革命。但直到現在為止,合適的打印材料卻很有限。為了改善這一狀況,他的團隊開發了一種以聚合物為基礎的 "墨水"。這種“墨水”可以自我修復,為3D(三維)打印增加了第四維:時間。也就是說,這種材料可以隨著時間的推移改變形狀。
修復凝膠具有類似于牙膏的性質,當對其施壓時,它便會像液體一樣流動;當壓力消除時,它會再次穩定下來,形成固體形狀。科納爾博士解釋道:“在打印出來以后,這些物體可以愈合裂縫,甚至是傷口,然后恢復原來的強度。”“這可以使自定義涂層打印成為現實。這樣的涂層在破損后可以愈合。它有成為手機涂層的潛力。”“當浸入水等溶劑后,我們開發的這種材料就能夠改變形狀。這使打印對象可以在打印完成后更改形狀。”這被稱為4D 打印。由甲基丙烯酸羥乙酯聚合物制成科納爾博士的團隊由博士生米萊娜·納德哥尼帶隊,團隊成員還包括博士生肖澤云。他們將這項研究已經發表在發表在英國皇家化學學會的《分子系統設計和工程》雜志上。他們的報告解釋說:“它們像生物組織一樣具有自我修復能力,能夠修復裂痕,恢復功能。這種獨特的屬性使它具有延長產品壽命的能力。在這之前,機械故障往往限制了產品的使用壽命。”愈合過程以動態共價鍵為基礎。科納爾博士解釋說:“這意味著我們可以形成、打破和重組化學鍵。當我們能夠以受控和觸發的方式進行操作時,我們就可以操縱打印對象的屬性了。”
像牙膏一樣的利用3D技術打印出來的凝膠, 在受到適當的刺激,比如濕度時,可以自我修復。科納爾博士說,這種凝膠是由一種被稱為“玻利”(甲基丙烯酸羥乙酯)的聚合物制成的。同時,它也被廣泛用于制作不同類型的隱形眼鏡,其特殊的再生性質使其不僅適用于手機,還能適用于其他任何可能受到應力的物體,如汽車表面。他說:“我們已經在這種聚合物中注入了可以和它起反應的化學物質。這意味著它可以強化凝膠。但在一種刺激(例如酸度的變化)下,我們又可以削弱它。通過將這個過程逆向進行,我們就可以修復材料中的裂紋。修復凝膠仍面臨著一些巨大的挑戰修復凝膠的終極目標是為易損的高端產品開發選擇性作用涂層,如手機、手持設備和受到剮蹭后可自我修復的汽車噴漆。這些可自我修復的“智能”產品也可以在相應的化學環境下改變形狀,由此受到第四維“時間”的影響。科納爾博士說,手機屏幕業可以用這種特別的凝膠制成。如果屏幕碎了,稍微加熱加濕即可激發其自我修復的屬性。他說:“我們首先會面臨一些挑戰,特別是在手機的交互界面,我們需要將它與觸摸功能結合起來,進行重新整合。不過,可以自我愈合的非交互式屏幕或電話在未來是絕對可行的。”
新型3D打印材料潛力巨大下一步是研究如何提高材料的強度和靈活性,甚至變色能力。這就為開發變色技術帶來了可能性,如迷彩偽裝。科納爾博士說:“我們正在努力開發適應性偽裝材料。我們的目標是開發出一種可以用于3D打印機的墨水。這樣的話,在偏遠地區作戰的士兵就可以打印這些可改變顏色的材料,融入周圍的環境。”“這種3D打印能力意味著士兵可以在行軍時攜帶較少的材料,在特定的地點按需打印。”另一個想法是,開發出一種供潛艇官兵按需3D打印配件的材料。這樣就不需要在船上儲備幾十種不同的零件了。其可能性真是永無止境。科納爾博士說:“開發適用于3D打印的材料有巨大的潛力。這是一個令人激動和發展迅速的領域。”
盡管這一切看起來可能像科幻小說,但它卻真的將要成為現實了。