3D打印可以有效地创建复杂的三维材料结构，在许多领域显示出巨大的应用潜力，如医学、电子学、机器人和航空航天。材料的成熟度和扩展一直以来是3D打印技术发展的重要因素之一。在医疗领域，由于属于非常特殊的一类应用领域，对于3D打印材料的物理化学特性、工艺流程、软件等提出了更高的要求，尤其对材料与产品的生物兼容性提出了更为严格的要求。目前可用于3D打印的材料，常见的有树脂、合金（如镍基铬、钴、铝、钛等）、聚合物、陶瓷、塑料等。其中，作为在医疗行业已得到成熟而广泛应用的高分子弹性体，有机硅最大的优点是成分简洁，安全可靠，具有良好的生物相容性。有机硅弹性体具有出色的柔韧性与弹性，其外观和触感比其他材料更接近人体。下面我们一起回顾一下2023年迄今为止发表在《Science》和《Nature》上的两篇硅相关3D打印突破性进展。美国弗罗里达大学Thomas E Angelini团队开发了一种由PDMS为基材的3D打印精确、复杂细节结构的方法。该方法主要采用一种由硅油乳液制成的支撑材料，这种材料对有机硅油墨的界面张力可以忽略不计，消除了经常导致印刷有机硅特征变形和断裂的破坏性力量，这种方法在文中被称为为超低界面张力的增材制造。这种方法的多功能性使得能够使用成熟的有机硅配方来制造直径小至8微米的复杂结构和特征。通过调整这种支撑材料的弹性和流动特性实现了高性能打印，能够制造出复杂的形状，例如脑动脉瘤模型和功能性三叶心脏瓣膜。通过使用几种不同的市售PDMS配方来打印各种结构，证明了该打印技术不需要专门的油墨。在深入的研究后，发现打印的3D打印结构比模制结构更具可扩展性并且机械性能良好。相关工作以“A silicone-based support material eliminates interfacial instabilities in 3D silicone printing”为题，于2023年3月23日发表在《Science》上。全文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade4441Science：降低500度！低温、无烧结纳米级透明玻璃3D打印技术加利福尼亚州立大学J. Bauer团队提出了一种无需烧结，低温实现3D打印硅玻璃的技术，可以实现复杂的透明熔融石英玻璃纳米结构的制造。该技术主要采用丙烯酸酯功能化的多面体低聚硅氧烷（POSS）树脂进行自由形态熔融二氧化硅纳米结构的无烧结、双光子聚合，以实现纳米结构的打印。
与传统通过牺牲性粘合剂不同，这种POSS树脂本身构成了一个连续的硅氧分子网络，仅在650℃时就能形成透明的熔融石英。这个温度比将离散的二氧化硅颗粒熔化成连续体的烧结温度低500°C。
相关工作以“A sinterless, low-temperature route to 3D print nanoscale optical-grade glass”为题，于2023年6月1日发表在《Science》上。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq3037
免责声明：所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道，我们对文中观点保持中立态度。本文仅供参考，交流。转载的稿件版权归原作者和机构所有，如有侵权，请联系我们删除。