來自賓夕法尼亞州立大學的研究人員已經(jīng)成功地使用混合了PDMS彈性體的各種復(fù)雜幾何形狀的3D打印形狀，各種常見的硅基有機聚合物。 3D印刷的PDMS具有優(yōu)異的拉伸強度，可用于模塑或澆注PDMS。

從一般意義上講，使用3D打印在鑄造和模制上的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)復(fù)雜的形式，形成具有復(fù)雜的內(nèi)部和外部幾何形狀，這些形狀不能通過將液體材料倒入模具中來復(fù)制。你不總是聽到的是，3D打印產(chǎn)生更強大，更機械堅固的部分。

然而，偶爾地，通過對增材制造工藝進行一些調(diào)整，由給定材料制成的3D打印部件可以比由相同材料制成的傳統(tǒng)制造的部件更堅固。一組賓夕法尼亞州的研究人員在尋求優(yōu)化用于3D打印的PDMS（聚二甲基硅氧烷或硅樹脂）方面剛剛?cè)〉妙愃频某删?。它通過結(jié)合兩種PDMS彈性體來實現(xiàn)，從而改善了機械特性和更好的生物粘附性。

有時候用于制造片上實驗室設(shè)備和3D培養(yǎng)細胞平臺等，PDMS仍然是最普通的產(chǎn)品：耐熱硅膠刮刀和其他廚具。但是，雖然像刮刀這樣的簡單形狀的物體可以用成型設(shè)備制造，但是有時像芯片實驗室（lab-on-a-chip）設(shè)備這樣的微小物體需要更微妙的制造方法。

還有模塑或鑄造PDMS的其他缺點。根據(jù)賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓漢姆如纖連蛋白，以使細胞粘附。

但這并不意味著工程師應(yīng)該轉(zhuǎn)向3D打印來處理他們的PDMS，因為材料并不總是具有合適的擠出特性。 Sylgard 184，例如PDMS的彈性體，在3D打印中不夠粘稠：它像水一樣從噴嘴流出，形成水坑。那么你如何使它3D打印？

通過將Sylgard 184與另一種PDMS彈性體SE 1700混合，賓州州立大學的研究人員能夠使混合物3D打印，利用材料的剪切稀化習慣，在剪切應(yīng)變下降低粘度的過程。 Ozbolat說：“我們對印刷適性進行了優(yōu)化，以控制印刷的原始圖案的擠出和保真度。

顯示剪切變薄的材料對于3D打印來說是非常好的，因為它們的粘度波動正好適合3D打印設(shè)備：材料具有足夠的粘性，可以靜置在噴嘴中而不會像水一樣滴落，但是在施加壓力時能夠整齊地擠出噴嘴。在外面的時候它會變得更加粘稠，使它變成復(fù)雜的形狀而不會塌陷。大多數(shù)材料的行為方式相反，在受到剪切壓力時變得更粘稠。

賓夕法尼亞州的研究不僅僅是使PDMS可打印。研究人員還希望測試印刷材料的生物粘附性，看看它是否可用于細胞培養(yǎng)等生物學應(yīng)用。一般來說，情況并非如此，因為模塑的PDMS具有光滑的表面并且也是疏水性的，使其成為細胞堅硬的堅硬材料。但是使用3D打印的PDMS結(jié)構(gòu)，研究人員可以創(chuàng)建不光滑的裂縫，非常適合細胞堅持使用。

生物粘附測試涉及使用從美國國立衛(wèi)生研究院3-D Print Exchange獲得的3D模型對包括人鼻子在內(nèi)的各種模型的身體部位進行3D打印。鼻子可以在沒有支撐結(jié)構(gòu)的情況下進行3D打印，并且包括空心腔。

研究人員通過檢查他們的3D打印鼻子與MRI掃描儀，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)準確，幾乎沒有畸形。這要歸功于在3D打印機中使用的微米尺寸的針頭，其用于去除粘性材料中的任何氣泡。令人興奮的是，3D打印的PDMS鼻子也展現(xiàn)出有用的機械性能。 Ozbolat說：“當我們比較模塑或鑄造PDMS的機械特征和3D印刷PDMS時，我們發(fā)現(xiàn)印刷材料的拉伸強度要好得多。

結(jié)論：印刷的PDMS可以比模塑的PDMS更強，可用于生物應(yīng)用，由導(dǎo)電材料制成的功能性器件和多材料結(jié)構(gòu)。

參與該項目的其他研究人員是Veli Ozbolat，Madhuri Dey，Bugra Ayan，Adomas Povilianskas和Melik C. Demirel。