麵向未來的3D打印材料與打印（yìn）技術
點擊量：519 發布時間：2017-02-13 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增材製造技術有限公司
3D打印行業進入（rù）了快速成（chéng）長（zhǎng）期，伴隨著行業的成長，材料技術的提升也催化了行業應用走（zǒu）向成熟。站在今（jīn）天，我們不由得好奇將來那些3D打印材料會成為主導，推動整個行業的發（fā）展。
市（shì）場研究機構Research and Market預測3D打印材料市（shì）場將從2016年的5.3 億美金快速成長（zhǎng）到2021年的15億美金的市場規（guī）模.那麽，3D 打印材料市場上究竟將誰主沉浮（fú）？參考3D打印服務平台（tái）Sculpteo選出的十大（dà）材料，本期3D科學穀與穀友一起（qǐ）回顧那些富（fù）有商業前景的材料和打印（yìn）技術（shù）。
材料
不再單一
記憶性的多材料聚合物（4D打印）
麻省理工（gōng）和新加坡科技設計大學開創（chuàng）的3D打印熱響應性聚合物材料，能夠記得原來的形狀，即使被暴露在（zài）極端壓力和扭轉彎曲成無用的形狀，隻要把對象放回他們的響應溫度（dù）下，立即在幾秒（miǎo）鍾（zhōng）內回到原來的形（xíng）式。
記憶是一（yī）種特別有用的特性，因為它允許物體在不同的柔軟程度、彈性狀態下（xià）進行切換。在這種特殊（shū）的情況下，即使室（shì）溫也可以“凍結”這些材料，使之呈現出不同的形狀，而一個稍高（gāo）的溫度（dù）又（yòu）可（kě）以使這些材料瞬間“彈”回堅實的狀態。
這種材料在太陽能、醫療和太空探索（suǒ）領域具有應用前景，包括軟性驅動器、藥物膠囊、太陽（yáng）能板角度調節器等（děng）。
定製化藥物打印
打印小的（de）分子一直是化學領（lǐng）域（yù）的關鍵話題，Burke Laboratories發明了可以（yǐ）打印分子級別的3D打印機，也就是說這台機器能夠生產自動化的化學合成。
這種（zhǒng）創新的3D打印方式帶來了（le）新（xīn）的材料技術，也（yě）簡化了化（huà）學合成的複雜性，並且使得科學（xué）家可以用來探索更多的藥物合成，而在此之前受化學合成技術的約（yuē）束，很多更有效的藥物得不到開發（fā）。
導電材料打印
使用3D打（dǎ）印，弗吉尼亞理工大學通過微光（guāng）固化技術打印了毫米大小的3D對象，材料是離（lí）子液體製成的導電（diàn）聚合（hé）物。打印對象小到25μm，潛在的應用涉及到（dào）人類細胞。事實上，這種技術可以讓工程師打（dǎ）印導電元件（jiàn）甚至組織支架。該團隊計劃進一步探討材（cái）料可（kě）能（néng）改變的特性，包（bāo）括機械和導電性能。
3D打印骨植入物（wù）、組織和器官
約翰霍普金斯（sī）大學的研究人員研（yán）發出了一個成功的3D打印材料配（pèi）方：混合至少30%粉碎的天然骨粉與一些特殊的人造塑料，並通過3D打印技術（shù）創建所需的形狀。
至於（yú）組織和器官，維克森林大學（Wake Forest University）再（zài）生醫（yī）學研究所的科學家已（yǐ）經開發出（chū）可以製造器官、組織和骨（gǔ）骼（gé）的3D打印機，理論上，這些（xiē）打印出來的器（qì）官、組織和骨骼能夠直接植入人體。ITOP研究所也開發了可生物降（jiàng）解的（de）塑料材料製造水基凝膠以支（zhī）撐打印過程中的活體細胞（bāo）。
3D打印的環保材料
ABS塑料，主要通過（guò）FDM打印機來使（shǐ）用，是目前最常（cháng）見的塑料。然而，它不完全是環保的，在煙霧（wù）融化時釋放有害的氣體。總部位於慕尼黑的 Additive Elements，一（yī）直致力於安全、生物為（wéi）基礎的材料，並相信這代表了行業的未來。Additive Elements研發了食品級（jí）材料由專門的惰性材料和原材料主城（chéng），而且可完全回收（shōu）並且對環境無害。
碳納米管
市場調研機構Lux Research預測（cè），2016年排名前三的趨勢是碳納米管（guǎn）產品（pǐn），以軟件為基礎的可編（biān）程與智能（néng）化材料，以及IoT物（wù）聯網發展帶來（lái）的嵌入式材料打印需求（qiú）與技術升級。Lux Research還（hái）預測碳納（nà）米管材料和3D打印碳納米管將走向先（xiān）進材料市場的主場。
碳（tàn）納米管的圓柱形碳分（fèn）子（zǐ）具有（yǒu）優良的導熱性能、力學性能和電學性能，使他們在納米技術領域－nanotechnogloy、半導（dǎo）體（tǐ）領域、電子（zǐ）領域、光學和材料科學（xué）等領域具有極大的潛力。
密歇根的創業公（gōng）司3DXTech推出了（le）一係列專業碳納米管的3D打印（yìn）長絲，該長絲可以（yǐ）用於幾乎任何FDM / FFF桌麵型3D打印機加熱與搭（dā）建平台（tái），用於製作拓展功能的（de）3D打印電子和PCB電路板，3D打印碳納米管還可（kě）以顯著增強3D打印物體。除了3DXTech還有Arevo Lab和（hé）Avante Technology推出了自己的碳納米材料。
石墨（mò）烯
石墨烯是一種由（yóu）碳原子構（gòu）成（chéng）的單（dān）層片狀結構的二（èr）維材料：它是有史以來最薄的材料（liào），隻有一個碳原（yuán）子厚度；也是有史以來最強的材（cái）料，強度是一般結（jié）構鋼的200倍。石墨烯幾乎是完全透明的，但結構非常致（zhì）密，即使是最小的（de）氦原子都不（bú）能穿（chuān）過它。而且它與人類細胞組織（zhī）相容。
用於醫學：西北大學團隊往石（shí）墨烯打印的支架上注入（rù）了幹細胞，最終的結果相當出色。首先，細胞存（cún）活了下來，然（rán）後繼續分裂（liè）、增（zēng）殖並轉（zhuǎn）化成類似神經元（yuán）的細胞。
用於（yú）LED：石墨烯3D實驗室的Romulus III可以打印有機LED光（guāng）源，該獨特工藝（yì）是通過石墨（mò）烯塗層透明導體來製作的。這種功能性打印機將貼近人們的實際生活和實際需求，為更多的基於此項技術的創新產品打開了一扇大門。
用於電容：美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）與加州大學聖克魯茲分校的科學（xué）家們通（tōng）過3D打印（yìn）石墨烯超級電容讓定製化電子產品成為（wéi）可（kě）能。澳大利亞斯威本（běn）大學（Swinburne University）的研究人員通過3D打印石墨烯薄片，發明了一種全新而且應用廣泛的能源（yuán）存儲技術（從技術上講，是（shì）一種超級電容器），可容納更大的電荷（hé）能量，並且在一秒鍾內完成充（chōng）電（diàn）。
另外（wài），英國的Haydale Graphene Industries還推出了石墨烯增強PLA絲材，提高了PLA材料的強度和剛性。
除此之外，3D科學穀補（bǔ）充Sculpteo的評選如下：
納米液滴
蘇黎世聯邦理工大學的“納米液滴”3D打印，能夠以金、銀納米顆粒為（wéi）原料（liào）3D打印出超薄的“納米牆（qiáng）”。
高溫陶瓷
加（jiā）利福（fú）尼亞州Malibu的（de）HRL 實驗室發明了可兼容與光固化/3D打印的樹（shù）脂（zhī）配方，這種樹脂在（zài）3D打印後（hòu）經過過火可以生成致密的陶瓷（cí）部件。
動態Cilllia毛發
MIT研發的Cilllia毛發是通過光敏樹（shù）脂固化的技術打印出來的，通過將3D打印的精度控製（zhì）到極其細微的程度。這（zhè）對於（yú）動力學是個創新領域，改變了以往我們需要電機或者（zhě）其他的動力裝置才能（néng）使得（dé）物體發（fā）生移動（dòng）的現狀。
離（lí）子膜
美國賓夕法尼亞州立大學的科學（xué）家使用3D打印（yìn）技術製作的離子（zǐ）交換膜模型是第一個可以（yǐ）定量降低交換膜電阻的模型。隻需一個簡單的並聯電阻模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電阻方麵發揮的影響。
纖（xiān）維增強樹脂複合材料
為了（le）充分控製複（fù）合（hé）材料微觀結構的分布和方（fāng）向，英國（guó）Bristol大學找到（dào）了代替熔（róng）融長絲的3D打印複合材料的方法，該方法是基於光敏樹脂技術的3D打印（yìn）技術。通過超聲波用來誘導材（cái）料的微觀結構排列，通過激光束用來固化環（huán）氧樹脂。
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