科學(xué)家研發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)和軟機(jī)器人的3D打印硅橡膠結(jié)構(gòu)

使用由液體和固體形式的硅氧烷形成的糊狀油墨，北卡羅萊納州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)能夠3D打印靈活多孔的硅橡膠結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可用于生物醫(yī)學(xué)和軟機(jī)器人。

從隱形眼鏡到發(fā)動(dòng)機(jī)襯墊到冰塊托盤，硅膠已被證明是一種多功能的聚合物組。因此，研究人員和企業(yè)已經(jīng)設(shè)法制作可3D打印的硅膠。

加利福尼亞州的ALT是少數(shù)幾家已經(jīng)開發(fā)硅膠3D打印工藝的公司之一，佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員在幾周前就推出了用于醫(yī)療器械的硅膠3D打印工藝。

北卡羅萊納州立大學(xué)的一組研究人員剛剛成為研究硅膠3D打印工藝的最新成員，開發(fā)了用由液體和固體形式的硅氧烷形成的糊狀油墨打印的3D打印方法。他們說他們的技術(shù)讓人聯(lián)想到用水將砂粒變成沙堡。

由NVISTA NCID化學(xué)和生物分子工程教授Orlin Velev領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)表明，在水介質(zhì)中，液體硅橡膠可用于在微小的硅橡膠珠之間形成橋梁。所得到的糊狀物可以在各種環(huán)境中3D打印，甚至在水下也可以。

由于該技術(shù)可以在干燥或潮濕的環(huán)境中使用，研究人員認(rèn)為其可用于活組織。他們設(shè)想了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如可以直接應(yīng)用到人體上的3D打印軟繃帶，以及在軟機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

Velev說：“硅膠或PDMS的3D打印非常有價(jià)值，因?yàn)樗哂性S多有用的特性。但應(yīng)用它還需要攻克一些挑戰(zhàn)，您通常需要快速加熱材料或使用特殊的化學(xué)來應(yīng)用它，這在技術(shù)上是復(fù)雜的。”

另一方面，這種硅膠3D打印方法既不需要熱應(yīng)用也不需要特殊的化學(xué)成分。NC州研究人員認(rèn)為這種技術(shù)非?？扇?。

Velev說：“我們的方法采用非常簡單的可擠出材料，可以放置在3D打印機(jī)中，直接對多孔、柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行原型打印，即使在水下也可以。所有這一切都是通過兩種材料的多相系統(tǒng)完成的，不需要特殊的化學(xué)成分或昂貴的機(jī)器。”

研究人員將這種易用性歸因于該方法中使用的雙重硅膠。

“這個(gè)‘訣竅’是珠粒和與它們結(jié)合的液體都是硅膠，因此在成型和固化后可以形成一種非常內(nèi)聚的、可拉伸和可彎曲的材料。”Velev解釋說。

據(jù)悉，該研究論文于本周發(fā)布在Advanced Materials雜志上。它的第一作者是NC州博士候選人Sangchul Roh。共同作者包括NC州立研究生Dishit Parekh;路易斯安那州立大學(xué)的教授Bhuvnesh Bharti，以及荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的Simeon Stoyanov博士。