陳根：哈佛大學(xué)的*D打印平臺，多材料螺旋擠出打??？

文/陳根

螺旋結構在自然界中無(wú)處不在，并可實(shí)現獨特的機械性能和多功能。在自然界中，螺旋結構所具有的獨特機械性能帶給了科學(xué)家們無(wú)數的啟發(fā)。新型的旋轉多材料*D打印技術(shù)在《Nature》上發(fā)表。

到目前為止，模擬這些自然系統的合成結構已經(jīng)可以通過(guò)纏繞、扭曲和編織單個(gè)細絲、微流體、自成型等方法制造出來(lái)。然而，這些制造方法無(wú)法在構建多材料的同時(shí)繪制任意2D或*D圖案。

現在，哈佛大學(xué)研究人員報告了一個(gè)旋轉多材料*D打印(RM-*DP)平臺，該平臺能夠對方位異質(zhì)結構細絲的局部方向進(jìn)行亞體素控制。

通過(guò)控制角速度與平動(dòng)速度的比值連續旋轉多材料噴嘴，研究人員創(chuàng )建了具有可編程螺旋角、層厚度和給定圓柱體素內幾種材料之間的螺旋細絲。并利用這種集成方法，制造了由高保真度的螺旋介電彈性體驅動(dòng)器和嵌入介電彈性體基質(zhì)中的可單獨尋址的導電螺旋通道組成的功能性人造肌肉。

另外，研究團隊還制造了分層晶格，利用結構化的螺旋支柱在柔性框架中嵌入剛性彈簧，為仿生多功能材料開(kāi)辟了新途徑。運用這一方法，研究團隊能夠在材料細絲內部制造具有螺旋形狀的亞結構，將現有的打印細節拓展到了比“體素”更小的細節結構，從而賦予打印細絲更多的結構性功能。

基于這樣的*D打印平臺，*D打印水平還將向更精細的方向發(fā)展?？梢哉f(shuō)，*D打印技術(shù)承載了人們對未來(lái)制造模式的想像，是數字時(shí)代人類(lèi)技術(shù)積累到一定階段所孕育出來(lái)的新技術(shù)。在未來(lái)，傳統制造的物理限制和空間限制將不再那么重要，設計、生產(chǎn)將更加扁平化、更加開(kāi)放。