3D打印携手柔性材料出新招！

材料牛注：在柔性电子材料的世界里，你可以任意弯曲你的手机屏幕，一些高校的研究人员和电子器件公司正在这一研究领域积极研发，利用3D打印技术就可以生产低成本、坚固耐用、轻量化和便携式的柔性电子器件。也就是说，柔性手机问世的日子不远了！

薄膜技术的进步使得一小部分的柔性器件得以生产，比如可弯曲晶体管和可伸缩电路，这些技术的进步使得制造电子产品更加容易。然而，没有柔性材料进行组合，就不可能制造出一个完整的柔性器件。

南加州大学维特比工学院的助理教授Qiming Wang利用他的新型3D打印技术，可以制备出柔性材料。在9月下旬，Scientific Reports上详细地报道了他的这一发明。

作为南加州大学Sonny Astani土木和环境工程学院的一员，Qiming Wang说道：“塑料3D打印是传统打印方式，大部分3D打印机都可以打印出这些结构。但是，复杂几何形状的柔性材料的3D打印技术，这还是首次实现。”

Qiming Wang使用了被人们称为弹性体的典型橡胶材料，成功地制备出了一种三维晶格材料，它具有难以置信的拉伸能力和冲击吸收性能。他认为该材料具有广泛的应用领域，包括机器人、关节康复和缓冲材料，当然还有柔性电子器件。

传统的3D打印通常是用具有刚性塑料结构的聚乳酸或者ABS塑料作为原材料，在打印时，是通过一次打印薄薄的一层，不断累加而成。但是更改一下原材料，选择类橡胶材料推动了3D打印机的发展。但是这种材料没有较高的柔韧性，也不能建立打印轨迹。此外，利用柔性材料构建高度复杂的三维晶格也是极富挑战性的。

Qiming Wang已经通过一种新的工艺解决了这一问题。首先打印出塑料支架，然后在空心渠道中填充液体弹性体，而不是固体梁。在室温放置几个小时，待液体完全凝固之后，溶掉水溶性的塑料，剩下的就是独立的3D打印成品了。

和其他材料相比，Qiming Wang发现的这种材料可伸长近两倍，在机器人等领域中出于低成本的目的，研究人员都开始将目光转向3D打印，但由于缺乏适合的材料，导致设计受限。Qiming Wang的这一新突破有望弥补这一短板。

Qiming Wang说道：“在机器人的结构中有很多的‘关节’，所以你需要很多的柔性材料来完成旋转或者弯曲等动作，我们希望3D打印柔性材料可以做到这一点，这样可以弥补刚性结构材料的缺点，实现大角度的旋转、弯曲和拉伸。”

这种新材料也具有极好的冲击吸收能力，在冲击载荷测试实验中，表现优于常规弹性体泡沫。此外，这种材料还可以自定义刚度，从而替代现有的支撑材料，运用在关节康复中。

原文链接：A world with bendable cellphones may not be that far off.

文献链接：Highly-stretchable 3D-architected Mechanical Metamaterials.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，陈露编译，点我加入编辑部。