根据达特茅斯 (Dartmouth) 的一项研究，利用热量来改变化学链上分子环排列的过程会产生具有多种功能特性的 3D 可打印凝胶。
研究人员将这一新过程描述为“动力学诱捕”。分子塞——或减速带——调节进入聚合物链的环数并控制环分布。当环聚在一起时，它们会储存可以释放的动能，就像释放压缩弹簧时一样。
科功能材料组的研究人员利用热量来改变环的分布，然后利用水分来激活不同形状的打印物体。
使用单一墨水打印具有不同机械强度的物体的过程可以取代使用多种墨水打印具有多种属性的物品的昂贵且耗时的需要。
“这种新方法利用热量来生产和控制具有多种特性的 3D 墨水，”化学助理教授、该研究的高级研究员Chenfeng Ke说。“这是一个可以使复杂物体的 3D 打印更容易、更便宜的过程。”
最常见的 3D 打印墨水具有均匀的分子组成，使打印的物体具有单一属性，例如一种所需的刚度或弹性。打印具有多种属性的对象需要能源密集型且耗时的过程来准备不同的墨水，这些墨水设计用于协同工作。
通过引入分子“减速带”，研究人员创造了一种可以随时间改变分子环分布的墨水。不均匀的环还将材料从粉末转变为 3D 打印凝胶。
“这种方法使我们能够利用温度创造复杂的形状，并使它们在不同的湿度水平下启动，”达特茅斯大学研究生研究员、该研究的第一作者林千明说。
展示该研究的视频显示了使用该过程生产的 3D 墨水打印的花朵。当暴露于水分时，花朵会关闭。由于分子环的排列，印刷花的不同部分具有不同程度的柔韧性。属性的混合允许柔软的花瓣闭合，而花朵较硬的部分提供结构。
使用当前的 3D 打印方法打印同一朵花会带来组合不同打印材料的额外挑战。
“这个物体的不同部分来自同一种印刷油墨，”柯说。“它们具有相似的化学成分，但分子环和分布的数量不同。这些差异使产品具有截然不同的机械强度，并导致它们对水分的反应不同。”
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