麵向未來的3D打印材料與打印（yìn）技術
點擊量：520 發（fā）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打印行業進入了快速成長期，伴隨著行業的成長，材料技（jì）術的提升（shēng）也催化了行業應用走向成熟。站在今天，我們不由得好奇將來那些（xiē）3D打印材料（liào）會（huì）成為主導，推（tuī）動整個行業的發展。
市場研究（jiū）機構Research and Market預測3D打印材料市場將從（cóng）2016年的5.3 億美（měi）金快速成長到2021年（nián）的15億美金的（de）市場規模（mó）.那麽，3D 打印材料市場上究竟將誰主沉浮？參考3D打印服務平台Sculpteo選出（chū）的十大材料，本期3D科學穀與穀友一起回顧那些富有商業前景的材料和打印（yìn）技術。
材料
不再單一
記憶性的多（duō）材料聚合物（4D打印）
麻省理工和新加坡科技設計大學（xué）開創（chuàng）的3D打印熱（rè）響應性聚合物材料（liào），能夠記得原來的形狀，即使被暴露在極端壓力和扭轉彎曲成無用的形狀，隻（zhī）要把對象放回他（tā）們的響應溫度（dù）下，立即在幾（jǐ）秒（miǎo）鍾內回到原（yuán）來的形式。
記憶是（shì）一種特別有用的特性（xìng），因為它允許（xǔ）物體在不同的柔軟程度、彈性狀態下進行切換。在（zài）這種特殊的情況（kuàng）下，即使室溫也（yě）可以“凍結（jié）”這些材料（liào），使（shǐ）之呈現出不同（tóng）的形狀，而一個稍高的溫度又可以使這些材料瞬間“彈”回堅實的狀態。
這種材料在太陽能、醫（yī）療和太空（kōng）探索領（lǐng）域具有應用前景，包括（kuò）軟性驅動器、藥物膠囊、太陽能板角（jiǎo）度調節器等（děng）。
定製化藥物打印
打印小的分子一直是（shì）化學領域的關鍵（jiàn）話題（tí），Burke Laboratories發明了可（kě）以（yǐ）打印分子級別的3D打印機，也就是說這（zhè）台機器能（néng）夠生產自動化的化學合（hé）成。
這種創新的3D打印（yìn）方式帶（dài）來了新的材料技術（shù），也簡化了化學合成的複雜性，並且使得科學家可以用來探索更多的藥物合成，而在此之（zhī）前受化（huà）學（xué）合成技術的約束，很多更（gèng）有效的藥物（wù）得（dé）不到開發。
導電材料打印
使用3D打印，弗吉尼亞理（lǐ）工大學通過微（wēi）光固化技術打印了毫米大小的3D對象，材料是離（lí）子液體製成的導電聚合物。打印對象小到25μm，潛在的應用涉（shè）及到人類細胞。事實（shí）上，這（zhè）種技術可以讓工程師打印導電元件甚至組織支架。該團隊計劃進一步探討材料可能改變的特性，包括機械和導電性能。
3D打印骨植入物、組織和器官
約翰霍普（pǔ）金斯（sī）大學的研究（jiū）人員研（yán）發出了一個成功的（de）3D打印材（cái）料（liào）配方：混合（hé）至少30%粉碎的天然骨粉與一些特（tè）殊的人造塑料，並通過3D打印技術（shù）創建所需的形狀。
至於組織和器官，維克森林大學（Wake Forest University）再生醫學研究（jiū）所的科學家已經開發出（chū）可以（yǐ）製造器官、組（zǔ）織和骨骼的3D打（dǎ）印機，理論上，這些打印（yìn）出來的（de）器官、組織和（hé）骨骼能夠直接植入人體。ITOP研究所也開（kāi）發了可生物降解的塑料材料製造水基凝膠以支撐打印過程中的活體細胞。
3D打印的環保材料（liào）
ABS塑（sù）料，主要通過（guò）FDM打印機來使用，是目前最常見的塑料。然而，它不完全是（shì）環保的，在煙霧融化時釋放有害的氣體。總部位於（yú）慕尼黑的 Additive Elements，一直致力於安全、生物為基礎的材料，並相信這代表了行業的（de）未來。Additive Elements研發了食品級（jí）材料由（yóu）專門的惰（duò）性材料和原材料主城，而且可完全回收並且對環（huán）境無（wú）害。
碳（tàn）納米管
市場調研機（jī）構Lux Research預測，2016年排名前三的趨勢是碳納米管產品（pǐn），以軟件為基礎的可編程與智能化材料（liào），以及IoT物聯（lián）網發展帶來的（de）嵌入式材料（liào）打印需求與技術（shù）升（shēng）級。Lux Research還預測碳納米管材料（liào）和3D打印碳納米管（guǎn）將走向先（xiān）進（jìn）材料市場的主場（chǎng）。
碳納米管的圓柱形碳分子具有優良的導熱性能、力學性（xìng）能和電學性能，使他們在（zài）納米技術領域－nanotechnogloy、半導體領域（yù）、電子領域、光（guāng）學和材料科學等領域具有極大的潛力。
密歇根的創業公司3DXTech推出了一係列專業碳納米管的3D打印長絲，該長絲可以用於幾乎任何FDM / FFF桌麵型3D打印機加熱與搭建平台，用於製作（zuò）拓（tuò）展（zhǎn）功能的3D打印電子和PCB電路板，3D打（dǎ）印碳納米管還可以顯著增強3D打印物（wù）體。除了3DXTech還有Arevo Lab和Avante Technology推出了自己的碳納米材料。
石墨烯
石墨（mò）烯是一種由碳（tàn）原（yuán）子構成的單層片狀結構的二維材料：它是有史（shǐ）以來最薄的材料，隻有一個碳原子厚度（dù）；也是有史（shǐ）以來最強的材料，強（qiáng）度是一般結（jié）構鋼的200倍（bèi）。石墨烯（xī）幾（jǐ）乎是完全透明的，但結構（gòu）非常致（zhì）密，即（jí）使是最小的氦原子都不能穿過它。而且它與人類細胞組織相容。
用於醫學：西北大學團（tuán）隊往（wǎng）石墨（mò）烯打印的支架上注入了幹細胞，最終的結果相當出色。首先，細胞（bāo）存活了下（xià）來（lái），然（rán）後繼續分裂、增殖並轉（zhuǎn）化成類似神經元（yuán）的細胞。
用於LED：石墨烯3D實驗（yàn）室的（de）Romulus III可以打印有機LED光源，該獨特工藝是（shì）通過石墨烯塗層透明導體來製作的。這種功能性打印機將貼近（jìn）人們（men）的實際生活和（hé）實際需求，為更（gèng）多的基於（yú）此項技術的創新產品（pǐn）打開了一（yī）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家們通過3D打印石墨烯（xī）超（chāo）級電容讓定製（zhì）化電子產品成為可能。澳大利亞（yà）斯威本大學（xué）（Swinburne University）的研究人員（yuán）通過（guò）3D打印石墨烯（xī）薄片，發明了一種全新而且應用廣泛的能（néng）源存儲（chǔ）技術（從技（jì）術上講，是一種超級電容器），可（kě）容納更大的電荷能量，並且在（zài）一秒鍾內完成充電。
另外，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（chú）此之外，3D科學穀補充Sculpteo的評選如下：
納米液滴
蘇黎世聯邦理工大學的（de）“納米液滴”3D打印（yìn），能夠以（yǐ）金、銀納米顆粒為原料3D打印出超薄的“納米牆”。
高溫陶瓷
加利福尼亞州Malibu的HRL 實驗室發（fā）明了可兼（jiān）容（róng）與（yǔ）光（guāng）固化/3D打印的樹脂配方，這種（zhǒng）樹脂在3D打（dǎ）印後經過過火可以生成致密的陶瓷部件。
動（dòng）態Cilllia毛發
MIT研發的Cilllia毛發（fā）是通過光敏（mǐn）樹脂固化（huà）的技術打印出來的，通過將3D打印的精度控製到極（jí）其細微的（de）程度。這對於動力學是個（gè）創新領域，改變了以往我們需要電機或者其（qí）他的動力裝置才能使得物體發生移動（dòng）的現狀。
離子膜
美國賓夕法尼亞州立大學的科學家使（shǐ）用3D打印技術製作的離子交換膜模型是第一個可以定量降低交換（huàn）膜電（diàn）阻的模型。隻需一個簡單的並聯電阻模型就可（kě）以描（miáo）述這些圖案在降低這些（xiē）新型膜的電阻方麵發揮的影響。
纖維（wéi）增強樹脂複合材料
為了充分控製複合材料微觀結構的分布和方向，英國Bristol大學找到了代替熔融長絲的3D打印複合材料的方法，該方法（fǎ）是基於光敏（mǐn）樹脂技（jì）術的3D打印技術。通過超聲波用來誘導材料的微觀結構排列，通過激光束用來固化環氧樹脂。
