隨著多學科、多領域交叉發展,3D打印結合柔性材料的研究越來越多,范圍涵蓋智能結構、軟機器人、人工肌肉、生物仿生等方向,并一直處于國際熱門研究狀態。對新型柔性材料的要求也越來越高,因此催生了許多新技術,逐步替代了部分傳統硬質材料,近年來也取得了許多突破性進展。常見的柔性耗材3D打印器件的應用形式,包括了水凝膠、傳感器、驅動器等。具體的研究進展如下:
He Y等搭建了糖類打印機,通過預先設計的路徑對糖絲逐層堆疊,并整體浸沒在PDMS中,最后利用糖類的自溶特性獲取微流道。通過調整糖絲的厚度和層數,可以改變微流道的尺寸的排布方式,簡單便捷,成本低廉,這為微流道設計提供了新的思路。
Wei J等從水凝膠入手,混合了不同比例的海藻酸鈉和光照交聯劑,借助改進后的螺桿式噴頭3D打印機成功打印出了超高強度的水凝膠,并測試了水凝膠的力學性能,為快速獲取功能性水凝膠提供了一種新的方法。
Muth J T等提出了一種嵌入式3D打印方式,成功的將粘彈性導電墨水打印進PDMS彈性儲層之內,獲得了高彈性體陣列的應變傳感器。這種傳感器可伸縮性強,與人體親和性高,可以在任意平面內獲得復雜的外界相應。
Ota H等借助嵌入式3D打印技術做出了一款智能手套傳感器,可以精準檢測出手上的溫度,但與Joseph T.Muth的傳感器不同的是,這次采用的材料是FDM打印的絲狀TPU,而之前的材料是DIW打印的液態PDMS。從效果來看,TPU對溫度變化響應要好,而PDMS對電阻變化響應要大。除了有傳感器之外,人工肌肉驅動也是柔性材料3D打印另一個熱門的方向。