自然界總能給人無限啟發(fā)。草的管狀宏觀結構和多孔微觀結構使其強大得足以承受住強風和頻繁的壓縮。近日，為了在一種3D打印材料中復制這些特性，哈佛和MIT的科學家們開發(fā)了一種新的3D打印技術，該技術使用一種陶瓷泡沫墨水來打印具有獨立可調的宏觀及微觀孔隙度的材料。該技術可被用來3D打印輕質的結構材料、熱絕緣體和組織支架。這項研究結果發(fā)表在《Proceedings of the Natural Academy of Science》雜志上。

“通過擴大可打印材料的組成空間，我們可以生產具有卓越剛度的輕質結構，”論文的資深作者Jennifer A. Lewis教授說。Lewis也是3D打印機開發(fā)商Voxel8的創(chuàng)始人和首席科學顧問，Voxel8的開發(fā)者套件（Developer’s Kit）可被用來打印嵌入式電子器件。

據了解，所使用的陶瓷泡沫墨水含有氧化鋁顆粒、水和空氣。通過控制墨水的微觀結構，研究人員能改變其性能，改變其在微觀尺度上的變形方式。隨后，他們再用該墨水來3D打印帶有不同幾何、密度和剛度構型的輕質多孔蜂窩結構、三角形和六角形。

論文第一作者Joseph Muth說：“泡沫墨水很有趣，因為你可以在其細胞宏觀結構中對其細胞微觀結構進行數字化排列。當墨水凝固后，所產生的結構中含有空氣，這些空氣被多個長度尺度上的陶瓷材料所包圍。當你在這些結構中加入孔隙時，你就賦予了它本不會有的性質?！?/span>

MIT材料科學與工程系教授、論文合著者Lorna Gibson博士說，新的陶瓷泡沫墨水3D打印技術“結合了兩個方面的優(yōu)勢”，因為該技術同時提供了微觀結構控制（通過泡沫處理）和全局建筑控制（通過3D打?。?/span>

研究人員說，新的3D打印方法允許他們創(chuàng)建多種多功能材料，這些材料的屬性可以微調，而打印可以一次性完成。令人興奮的是，該技術還有開發(fā)的空間，因為除了陶瓷外，還可以使用金屬、聚合物等可打印的泡沫墨水。

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