UCalgary研究人員使用液體構(gòu)建3D打印材料

現(xiàn)在，想象一下您的手機(jī)從地面彈起。Schulich工程學(xué)院的研究人員希望通過(guò)使用液體3D打印來(lái)完善流程，使這種情況成為可能。

這是一個(gè)不斷變化并具有廣泛影響的專業(yè)領(lǐng)域，包括能量存儲(chǔ)和組織工程。

卡爾加里大學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果在一篇題為“通過(guò)在油水界面原位形成乳液形成海綿狀全液體材料”的文章中進(jìn)行了概述，NatureCommunications在編輯精選展示中對(duì)其進(jìn)行了專題介紹。

創(chuàng)建新方法

該團(tuán)隊(duì)包括研究人員HosseinHejazi博士(PhD'11)和ParisaBazazi博士(PhD'21)以及普林斯頓大學(xué)的HowardStone博士，他們使用了多種液體，希望找到合適的組合創(chuàng)建海綿材料。

傳統(tǒng)上，所使用的技術(shù)僅限于逐滴打印，并且在構(gòu)建結(jié)構(gòu)化材料方面面臨局限性。

Hejazi說(shuō)，他和他的同事將納米粒子添加到水中，將化合物或表面活性劑分子添加到油中。

“通過(guò)將這種水注入油中，油和水之間的界面自發(fā)地變成乳液，形成由許多粘在一起的微小水滴組成的界面皮膚，”化學(xué)與石油工程學(xué)教授說(shuō)。

“本質(zhì)上，我們?cè)谟椭行纬闪?D管狀結(jié)構(gòu)，我們展示了這種結(jié)構(gòu)在3D打印中帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。”

Bazazi說(shuō)這是一種簡(jiǎn)單的方法，因?yàn)槠つw有彈性并且在受損時(shí)會(huì)再生。

“管狀印刷特征具有海綿狀質(zhì)地，類似于在海洋中發(fā)現(xiàn)的微型管狀海綿，”她說(shuō)。“我們的分析表明，當(dāng)乳液產(chǎn)生并在印刷期間保留在界面上時(shí)，就會(huì)形成穩(wěn)定的二氧化硅液態(tài)細(xì)絲。”

保持簡(jiǎn)單

Hejazi相信該團(tuán)隊(duì)的全液體3D打印方法將為廣泛的應(yīng)用開辟一條新途徑。

關(guān)于同一工作的基礎(chǔ)方面的第二篇文章已經(jīng)發(fā)表在著名的PhysicalReviewLetters上，題為Dynamicsofdropletpinch-offatemulsifiedoil-waterinterfaces:Interplaybetweeninterfacialviscoelasticityandcapillaryforces。

“液包液印刷材料在儲(chǔ)能、微反應(yīng)器以及制造組織和聚合物等仿生材料方面具有許多潛在用途，”他說(shuō)。

雖然這聽起來(lái)像是一項(xiàng)極其繁瑣的工作，但Hejazi表示他們的方法實(shí)際上非常簡(jiǎn)單且高效。

“我們工作中的所有打印結(jié)構(gòu)都是手寫的，只包含水、礦物油、二氧化硅納米粒子和一種油溶性表面活性劑，表明打印過(guò)程簡(jiǎn)單、非侵入性，可以在任何實(shí)驗(yàn)室完成，無(wú)需外力、精密設(shè)備或特殊類型的粘合材料，”他說(shuō)。

Hejazi是卡爾加里大學(xué)界面流動(dòng)和多孔介質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，他希望通過(guò)他在能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換方面的工作繼續(xù)鞏固這些研究成果。