想象一下,如果能夠3D打印出可以對周圍的環境做出反應的分子,那將是什么樣一種情況?近日,華盛頓大學的一個研究項目將定制化學(customchemistry)和3D打印結合在一起,創建了一個骨狀的塑料標簽,這種塑料標簽在拉伸狀態下會變成紫色,從而提供了一種簡單的方法來記錄物體受到的力。
“在華盛頓大學,這是一個期待已久的聯姻——3D打印屬于工程學,功能材料則屬于化學。”華盛頓大學化學助理教授AndrewJ.Boydston說。
華盛頓大學化學博士生GregoryPeterson和MichaelLarsen創造了一種聚合物,或者由許多重復單元串在一起組成的塑料,并將這種軟塑料用在了華盛頓大學化學實驗室的商業3D打印機上。
該3D打印機的一個打印頭含有聚己內酯,類似于我們常見的柔性3D打印線材。而另一個打印頭里含有的塑料有99.5%的組成與前者相同,但研究團隊在其中插入了一種分子——螺吡喃(螺吡喃),當它被拉伸時會改變顏色。
“我們希望證明,功能性化學可以很容易地整合到可3D打印的材料中。”Boydston說。“我們發現,定制化學能夠很容易地融入3D打印。”
打印出來的標簽是一塊白色的塑料,它一受力就會出現隱約可見的紫色條紋。因此可以作為一種廉價的、機械的、不帶電子部件的傳感器。整個標簽3D打印花了大約15分鐘,打印成本不到1美元。
該傳感器可用于記錄建筑物或其他結構上受到的應力。此外,據天工社了解,Boydston還想開發一種可以記錄沖擊力的傳感器,該傳感器可用于橄欖球頭盔,當它受到足夠的撞擊力時會改變顏色。
該項目是由Boydston的研究團隊與華盛頓大學機械工程專業的MarkGanter和DuaneStorti最近合作的一部分。這兩位機械工程專業人員開發了新的3D打印材料和技術。
研究人員可以通過不同的指令對3D打印機進行編程,使其打印出不同結構的塑料——比如把可變顏色的部分放在中間、或者被其它塑料完全包裹,或者其他任何期望的形狀等。
而Boydston則專門從事有機合成,或者,用他的話說:“就是用一些簡單、常見的分子組合成更為復雜的分子。”
Boydston將繼續與Ganter和Storti合作,規劃和創建更多融入了定制分子的3D打印對象。他說,將3D打印技術與定制化學結合起來,使打印材料具備了對周圍環境做出反應的能力,從而為定制化的醫療植入物和其他定制結構提供了新的可能性。
“這絕對是我們要繼續深入的領域。”Boydston說。
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