研究員開(kāi)發(fā)用于高分辨率多材料3D打印的水凝膠

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責(zé)任編輯：六月芳菲時(shí)間：2018-06-05 09:50

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[導(dǎo)讀]研究人員開(kāi)發(fā)了一系列高伸縮性和可紫外線固化的水凝膠，其可拉伸高達(dá)1300％并適用于基于UV固化的3D打印技術(shù)。

來(lái)自新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）數(shù)字化制造與設(shè)計(jì)（DMAND）中心和耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)（HUJI）的研究人員開(kāi)發(fā)了一系列高伸縮性和可紫外線固化的水凝膠，其可拉伸高達(dá)1300％并適用于基于UV固化的3D打印技術(shù)。

圖片由Qi（Kevin）Ge提供

水凝膠，能夠保留大量水的聚合物鏈的親水性網(wǎng)絡(luò)已廣泛用于各種應(yīng)用。最近，高度可拉伸的水凝膠也被用于軟機(jī)器人領(lǐng)域，透明觸摸面板和其他需要大變形的應(yīng)用領(lǐng)域。

然而，傳統(tǒng)的制造方法主要依賴于模制和鑄造，由于幾何復(fù)雜性有限和制造分辨率較低，限制了應(yīng)用范圍。隨著近年來(lái)3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，人們也嘗試過(guò)使用3D打印來(lái)制作復(fù)雜幾何形狀的水凝膠結(jié)構(gòu)，包括血管網(wǎng)絡(luò)，多孔支架，半月板替代物等。盡管如此，現(xiàn)有的3D打印水凝膠不具有高打印分辨率，高幾何復(fù)雜性以及高拉伸性，這使得它們不適用于許多應(yīng)用。

為了制備用于高分辨率DLP基3D打印的高度拉伸和紫外線固化水凝膠，研究人員提出了一種水凝膠溶液，將自研發(fā)的高效水溶性TPO納米粒子作為光引發(fā)劑與基于丙烯酰胺-PEGDA（AP）的水凝膠前體。 TPO納米粒子使得AP水凝膠可UV固化，并且因此與基于DLP的3D打印技術(shù)相兼容，用于制造具有高分辨率和高保真度的復(fù)雜水凝膠3D結(jié)構(gòu)。

“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出世界上最具可拉伸性的3D打印水凝膠樣品，”來(lái)自SUTD科學(xué)與數(shù)學(xué)集團(tuán)的助理教授Qi（Kevin）Ge說(shuō)，他是該項(xiàng)目的共同領(lǐng)導(dǎo)人之一。據(jù)研究人員介紹，3D打印的水凝膠樣品可以拉伸高達(dá)1300％。同時(shí)，這些水凝膠與基于數(shù)字光處理的3D打印技術(shù)的兼容性使研究人員能夠制造分辨率高達(dá)7μm和復(fù)雜幾何形狀的水凝膠3D結(jié)構(gòu)。

3D打印的可拉伸水凝膠具有出色的生物相容性，已被用于直接3D打印生物結(jié)構(gòu)和組織。 AP水凝膠的高光學(xué)清晰度提供了3D打印隱形眼鏡的可能性。更重要的是，AP水凝膠能夠與商業(yè)3D打印彈性體形成強(qiáng)大的界面結(jié)合，從而使研究人員能夠直接3D打印水凝膠 - 彈性體混合結(jié)構(gòu)，如柔性電子板和印刷在彈性體基質(zhì)上的導(dǎo)電水凝膠電路。

“總體而言，我們相信高度拉伸和紫外線固化水凝膠以及基于UV固化的3D打印技術(shù)將顯著提高生物結(jié)構(gòu)和組織，隱形眼鏡，柔性電子產(chǎn)品和許多其他應(yīng)用的制造能力，”Shlomo Magdassi教授說(shuō)。誰(shuí)是HUJI這個(gè)項(xiàng)目的共同領(lǐng)導(dǎo)者。

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