未來最有發展前景的3D打印材料技術

來源：材料牛

復合材料形狀記憶聚合物（4D打印）

麻省理工大學和新加坡科技設計大學（SUTD）的工程師在Nature雜志上發表了標題為Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers的文章。他們對熱敏聚合物進行了研究。SMP（形狀記憶聚合物）可以在彎曲或暴露于極端壓力的條件下，以不同的方式成形。并在環境刺激下恢復原來的形狀。

3D打印分子

想象一下，一臺機器，幾乎可以構建用戶想要的分子甚至原子水平的任何東西。伊利諾伊大學的化學家已經朝著這個方向在努力。該團隊已經研制出通過焊接預先做好的組件就能自動合成新的有機小分子的機器。這些組件可以以任何配置組裝。其結果是，這種機器有能力3D打印出數十億種不同的小分子有機化合物，它們隨后可作為新的藥物或其他用途進行測試。

3D打印導電材料

弗吉尼亞理工大學的一個研究小組，利用微型立體光刻技術，由導電聚合物構建了毫米級的3D打印對象。這種導電聚合物是用離子性液體制備的。打印對象的特點是可小到25微米，這在涉及到人體細胞方面開啟了很多潛在的應用。事實上，這種技術可以讓工程師用來打印導電部件，甚至組織支架等。

3D打印骨頭、組織和器官

翰·霍普金斯大學的研究人員給出了一個成功3D打印骨骼的方法：在一些特殊的人造塑料中混合至少30%天然骨粉，并用3D打印機打印出所需的形狀。實際上，3D打印可用于為再生缺陷區域的信號組織，形成細胞打印支架或活細胞結構。通過綜合修復、重建和再生，3D打印技術擔負著為缺陷患者開發兼有美學和功能作用的治療方案的作用。

至于組織和器官，威克森林再生醫學研究所的研究人員已經開發出一種專門設計的3D打印機，它已經打印了耳朵、骨骼和肌肉結構。此外，還形成了較強的，臨時的外部結構。

3D打印環保材料

ABS塑料，大多采用FDM打印，是目前使用的最常見的塑料。然而，這是不完全環保的，其融化時會釋放有害氣體。Additive Elements一直致力于安全的生物基材研究，并認為這是這個行業的未來。該公司正在開發一種材料，當完成它后，可以回收和使用它作為下一個部分的原料。該材料，完全由惰性材料和食品級的原料組成。未印刷的粉末可完全回收，最終產物與其他廢物一起處理也將是無害的。

碳納米管

納米技術也可以被用來增強3D打印材料。碳納米管就是最好的例子，其基本過程包括用碳納米管涂覆塑料纖維，然后使其經受微波作用。碳納米管，具有微波下能快速加熱的特性。這將使塑料纖維微微融化以更好地結合，并使成品對象強度更高。

3D打印石墨

石墨烯被喻為是有潛力進行革命性3D打印一種神奇的材料。石墨烯是由排列成六邊形格子的單層碳原子組成的，它是熱和電的良導體。許多公司一直致力于將石墨烯用于3D打印行業。 Haydale石墨烯公司宣布了其推出的新型線型石墨烯增強PLA纖維的項目。其比傳統的PLA纖維的主要優勢是無論是強度和剛度都提高了，且有更好的抗沖擊性能。其他一些研究已經朝著引進3D打印石墨烯氣凝膠的輕質材料的道路進行。石墨氣凝膠比空氣輕7.5倍，1立方米的重量僅有160克。

3D打印硬質合金

硬質合金是將碳化物的細顆粒用金屬粘合劑粘結到一個復合材料上的硬質材料。它通常用于工業中，如工程組件，磨損部件和工具。Fraunhofer IKTS已經開發出用粘合劑噴射3D打印技術進行3D打印硬質合金用來制作極其堅硬的物體的方法。

3D打印混凝土

有些公司已致力于用混凝土建造房屋和其他類型的建筑的大型3D打印。因為混凝土3D打印正在成為建設項目更可行的選擇，許多建筑公司正在醞釀并將使用混凝土3D打印。

意大利面（或一般的食物）

食品已被用于3D打印領域相當長的一段時間，但其中3D打印意大利面的研究最多。Barilla致力于他們自己的3D打印意大利面已經相當長的一段時間了。然而，他們的3D打印機的工作原型最近才在2016年Parma的CIBUS國際食品展亮相。該打印機能夠在兩分鐘內依靠預先設置，打印四種獨特的意大利面形狀。而且營養價值、質地和顏色可以控制。Barilla發現他們的意大利面為餐館和意大利面商店創建了美食食譜。