3D打印高分子 制造低成本的機(jī)械傳感器

想象一下，如果能夠3D打印出可以對(duì)周圍的環(huán)境做出反應(yīng)的分子，那將是什么樣一種情況？
近日，華盛頓大學(xué)的一個(gè)研究項(xiàng)目將定制化學(xué)（customchemistry）和3D打印結(jié)合在一起，創(chuàng)建了一個(gè)骨狀的塑料標(biāo)簽，這種塑料標(biāo)簽在拉伸狀態(tài)下會(huì)變成紫色，從而提供了一種簡單的方法來記錄物體受到的力。

“在華盛頓大學(xué)，這是一個(gè)期待已久的聯(lián)姻——3D打印屬于工程學(xué)，功能材料則屬于化學(xué)?！比A盛頓大學(xué)化學(xué)助理教授AndrewJ.Boydston說。
華盛頓大學(xué)化學(xué)博士生GregoryPeterson和MichaelLarsen創(chuàng)造了一種聚合物，或者由許多重復(fù)單元串在一起組成的塑料，并將這種軟塑料用在了華盛頓大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的商業(yè)3D打印機(jī)上。
該3D打印機(jī)的一個(gè)打印頭含有聚己內(nèi)酯，類似于我們常見的柔性3D打印線材。而另一個(gè)打印頭里含有的塑料有99.5％的組成與前者相同，但研究團(tuán)隊(duì)在其中插入了一種分子——螺吡喃（螺吡喃），當(dāng)它被拉伸時(shí)會(huì)改變顏色。

“我們希望證明，功能性化學(xué)可以很容易地整合到可3D打印的材料中?！盉oydston說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，定制化學(xué)能夠很容易地融入3D打印?！?br /> 打印出來的標(biāo)簽是一塊白色的塑料，它一受力就會(huì)出現(xiàn)隱約可見的紫色條紋。因此可以作為一種廉價(jià)的、機(jī)械的、不帶電子部件的傳感器。整個(gè)標(biāo)簽3D打印花了大約15分鐘，打印成本不到1美元。
該傳感器可用于記錄建筑物或其他結(jié)構(gòu)上受到的應(yīng)力。此外，據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)了解，Boydston還想開發(fā)一種可以記錄沖擊力的傳感器，該傳感器可用于橄欖球頭盔，當(dāng)它受到足夠的撞擊力時(shí)會(huì)改變顏色。
該項(xiàng)目是由Boydston的研究團(tuán)隊(duì)與華盛頓大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的MarkGanter和DuaneStorti最近合作的一部分。這兩位機(jī)械工程專業(yè)人員開發(fā)了新的3D打印材料和技術(shù)。

  研究人員可以通過不同的指令對(duì)3D打印機(jī)進(jìn)行編程，使其打印出不同結(jié)構(gòu)的塑料——比如把可變顏色的部分放在中間、或者被其它塑料完全包裹，或者其他任何期望的形狀等。
而Boydston則專門從事有機(jī)合成，或者，用他的話說：“就是用一些簡單、常見的分子組合成更為復(fù)雜的分子。”
Boydston將繼續(xù)與Ganter和Storti合作，規(guī)劃和創(chuàng)建更多融入了定制分子的3D打印對(duì)象。他說，將3D打印技術(shù)與定制化學(xué)結(jié)合起來，使打印材料具備了對(duì)周圍環(huán)境做出反應(yīng)的能力，從而為定制化的醫(yī)療植入物和其他定制結(jié)構(gòu)提供了新的可能性。
    “這絕對(duì)是我們要繼續(xù)深入的領(lǐng)域?！盉oydston說。

信息來源：高分子學(xué)科前沿