麵向未來的3D打印材料與（yǔ）打印技（jì）術
點擊量：558 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（sī）
3D打印行業進入了快（kuài）速成長期，伴隨著行業的成長，材（cái）料技術的（de）提升（shēng）也催化（huà）了行（háng）業應用走向（xiàng）成熟。站在今天，我們不由得好奇將來那（nà）些3D打印材料會成為主導，推動（dòng）整個行業的發展。
市場研（yán）究機（jī）構Research and Market預測3D打印材料市場將從2016年的5.3 億美金（jīn）快速成長到2021年的15億美金的市場規（guī）模.那麽，3D 打印（yìn）材料市場上究竟將誰主沉浮？參考3D打印服務平台Sculpteo選出的十大材料，本期3D科學穀與穀友（yǒu）一起回顧那（nà）些富有商業前景的（de）材料和打印技術。
材料
不（bú）再單一
記（jì）憶性（xìng）的多材料聚合物（4D打印）
麻省（shěng）理工和新加坡科技設計大學開創的3D打印熱響應性聚合物材料，能（néng）夠（gòu）記得原來的形狀，即（jí）使被暴露在極端壓力和扭轉彎曲成（chéng）無用的形狀，隻要把對象放回他們的響應溫度（dù）下，立即在（zài）幾秒鍾內回到原來的形式。
記憶（yì）是一種（zhǒng）特別有用的特性，因為它允許物體在不同的柔軟程度（dù）、彈性狀態下進行切換。在這種特（tè）殊的情況下，即使室溫也可以“凍結”這些材料，使之呈現出不同的（de）形（xíng）狀，而一個稍高的溫度又可以使這些（xiē）材（cái）料瞬間“彈”回堅實的狀態。
這種材料在太陽能、醫療和太空探索領域具有應用前景，包括軟性驅動器、藥物膠囊、太陽能板角度調節器等。
定製化藥物打印
打印小（xiǎo）的分子一直是化學領域（yù）的關鍵話題，Burke Laboratories發（fā）明了可以打印分子級（jí）別的3D打印機，也（yě）就是說這台機（jī）器能夠生產自動化的化學合成。
這種（zhǒng）創新的3D打（dǎ）印方式（shì）帶來了新的材料技術，也簡化了化學合成（chéng）的複雜性，並且使得科學家可以用來探索更多（duō）的藥物合成，而在此（cǐ）之前受化學合成技（jì）術的約束，很多更有效的藥物得不到開發。
導電材料打印（yìn）
使用3D打印，弗吉尼亞（yà）理（lǐ）工大學通過微光固（gù）化技（jì）術打印了毫米大小的3D對象，材料是離子液（yè）體製成的導電聚合物。打印對象小到25μm，潛在的應用涉及到人類細胞。事實上，這種（zhǒng）技術可以讓工程師打印導電（diàn）元件（jiàn）甚至組織支架。該團隊計劃進一步（bù）探討材料可能改（gǎi）變的特性，包括機械和導電性能。
3D打印骨植入物、組織（zhī）和器官（guān）
約翰霍普金斯大學的研究人員研發出（chū）了一個成功的3D打（dǎ）印材料配方（fāng）：混合至少30%粉（fěn）碎的天然骨粉與一些特殊的人造塑（sù）料，並通過3D打印技術創建所需的（de）形（xíng）狀（zhuàng）。
至於組織和器官，維克森林大學（Wake Forest University）再生（shēng）醫學研究所的科學家已經開發出可以（yǐ）製造器官、組織和（hé）骨（gǔ）骼的3D打印機，理論上（shàng），這些打印出來的器官、組織（zhī）和骨骼能夠直接植入人體。ITOP研究所也開發了可生物降解的塑料材料（liào）製造水基凝（níng）膠以支撐（chēng）打印過程中的活體細（xì）胞。
3D打印的環保材料
ABS塑料，主（zhǔ）要通過FDM打印機來使用，是（shì）目（mù）前最常見的塑料。然而，它（tā）不完全是（shì）環保的（de），在煙霧融化時釋放有害的氣體。總部位於慕尼黑的（de） Additive Elements，一直致力於（yú）安全、生物為基礎的材料，並相信這代表（biǎo）了行業的未（wèi）來。Additive Elements研發了食品級材料由專門的惰性材料和原材料（liào）主城，而（ér）且可完全回（huí）收（shōu）並且對環（huán）境無害。
碳納米管
市場調研機構Lux Research預測，2016年排名前三（sān）的趨勢是碳納（nà）米管產品，以軟件為基礎的可編程與智能化材料，以及IoT物聯網發展帶來的嵌入式材料打印需求與技術升級。Lux Research還預測碳納米管材料和3D打印（yìn）碳納米管將走向先進材料市場的主場。
碳納米管的圓柱形碳分子具（jù）有優良的導熱性能、力（lì）學性（xìng）能和電學性能，使他們在（zài）納米技術領域－nanotechnogloy、半導體領域、電子領域、光學（xué）和材料科學等領域具有極大的潛力。
密歇根的創業公司3DXTech推出了一係列（liè）專（zhuān）業碳納米（mǐ）管的3D打印長絲，該長絲可以用於幾乎任何（hé）FDM / FFF桌麵型3D打印機加熱與搭建平台，用於製作拓展功能的3D打印電子和PCB電（diàn）路（lù）板，3D打印碳納米（mǐ）管還可以顯著增強3D打印物體。除了3DXTech還有Arevo Lab和Avante Technology推出了自己的碳納米材料。
石墨（mò）烯（xī）
石墨烯是一種由（yóu）碳原子構成的單層（céng）片狀結構的二（èr）維材（cái）料：它是有史以來最（zuì）薄的（de）材料，隻有一個碳原子厚度（dù）；也是有史以來最強的材料（liào），強度是一般結構鋼的200倍。石墨烯幾乎是完全透明的，但結構非常致密，即使是最小的氦原子都不能穿過它（tā）。而且它與人（rén）類細胞組織相容（róng）。
用於醫學：西北大學團隊（duì）往石墨烯打（dǎ）印的支架上注入了幹細胞，最終的結果相當出色（sè）。首先，細胞（bāo）存活了下來（lái），然後繼續（xù）分裂、增（zēng）殖並轉化成類似（sì）神經元的細胞。
用於LED：石墨烯3D實驗室的Romulus III可（kě）以打印有（yǒu）機LED光源，該獨特工藝是通過石墨烯塗（tú）層透明導體來製作的。這種功能性打印（yìn）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（chuàng）新產品打開了一扇大門。
用於電容：美國勞倫斯·利弗莫爾（ěr）國家實驗室（LLNL）與加州大學聖克魯茲分校的科學家們通過3D打印石（shí）墨烯超級電容讓（ràng）定製化（huà）電子產品成為可能。澳大利亞斯威本大學（Swinburne University）的研究人員通過3D打印石墨烯薄（báo）片，發明了一種全新而且應用廣泛的能（néng）源（yuán）存（cún）儲技術（從技（jì）術上講（jiǎng），是一種超級電容（róng）器），可容納更大的電荷能量，並且在一秒鍾內完成充電。
另外，英（yīng）國的Haydale Graphene Industries還推出了石墨烯增強PLA絲材，提高了（le）PLA材料的強度和剛（gāng）性。
除（chú）此（cǐ）之外，3D科學穀補（bǔ）充Sculpteo的評選如下：
納米液（yè）滴
蘇黎世聯邦理（lǐ）工大學的“納（nà）米液（yè）滴”3D打（dǎ）印，能（néng）夠以金（jīn）、銀納（nà）米（mǐ）顆粒為原料3D打印出超薄的“納米牆”。
高溫陶瓷
加利（lì）福尼（ní）亞州Malibu的HRL 實驗室發明了可兼容與光固化/3D打印的樹（shù）脂配方，這種樹脂在3D打印後經（jīng）過過火可（kě）以生成（chéng）致密的陶瓷部件。
動態（tài）Cilllia毛發
MIT研發的Cilllia毛發是通過光敏樹脂固化的技術打印出（chū）來的，通過將3D打印的精度控製到極其細微的程度。這對於動力學是個創新（xīn）領域，改（gǎi）變了以往我們（men）需要（yào）電機（jī）或者其他的動（dòng）力裝置（zhì）才能使得物體發生移（yí）動的現（xiàn）狀。
離子膜
美國賓夕法尼亞州立大（dà）學（xué）的科學家（jiā）使用3D打印技術（shù）製作的離子交換膜模型是第一個可以定量降低交換膜電阻的模型。隻（zhī）需一個簡單的並聯電阻（zǔ）模型就（jiù）可以描述這些圖案在降低這（zhè）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（liào）
為（wéi）了充分控製複合材料（liào）微觀（guān）結構的分布和方向，英國Bristol大（dà）學找（zhǎo）到了代替熔融長絲的3D打（dǎ）印複（fù）合（hé）材料的方法，該方法是基於光敏樹脂技術的3D打印技術。通過超聲波用來誘（yòu）導材料的微（wēi）觀結構排列，通過激光束用來固化環氧樹脂。
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