3D打印高分子 制造低成本的机械传感器

霍元真

想象一下，如果能够3d打印出可以对周围的环境做出反应的分子，那将是什么样一种情况？
近日，华盛顿大学的一个研究项目将定制化学（customchemistry）和3D打印结合在一起，创建了一个骨状的塑料标签，这种塑料标签在拉伸状态下会变成紫色，从而提供了一种简单的方法来记录物体受到的力。



“在华盛顿大学，这是一个期待已久的联姻——3D打印属于工程学，功能材料则属于化学。”华盛顿大学化学助理教授AndrewJ.Boydston说。
华盛顿大学化学博士生GregoryPeterson和MichaelLarsen创造了一种聚合物，或者由许多重复单元串在一起组成的塑料，并将这种软塑料用在了华盛顿大学化学实验室的商业3d打印机上。
该3D打印机的一个打印头含有聚己内酯，类似于我们常见的柔性3D打印线材。而另一个打印头里含有的塑料有99.5％的组成与前者相同，但研究团队在其中插入了一种分子——螺吡喃（螺吡喃），当它被拉伸时会改变颜色。




“我们希望证明，功能性化学可以很容易地整合到可3D打印的材料中。”Boydston说。“我们发现，定制化学能够很容易地融入3D打印。”
打印出来的标签是一块白色的塑料，它一受力就会出现隐约可见的紫色条纹。因此可以作为一种廉价的、机械的、不带电子部件的传感器。整个标签3D打印花了大约15分钟，打印成本不到1美元。
该传感器可用于记录建筑物或其他结构上受到的应力。此外，据南极熊3D打印网了解，Boydston还想开发一种可以记录冲击力的传感器，该传感器可用于橄榄球头盔，当它受到足够的撞击力时会改变颜色。
该项目是由Boydston的研究团队与华盛顿大学机械工程专业的MarkGanter和DuaneStorti最近合作的一部分。这两位机械工程专业人员开发了新的3D打印材料和技术。




  研究人员可以通过不同的指令对3D打印机进行编程，使其打印出不同结构的塑料——比如把可变颜色的部分放在中间、或者被其它塑料完全包裹，或者其他任何期望的形状等。
而Boydston则专门从事有机合成，或者，用他的话说：“就是用一些简单、常见的分子组合成更为复杂的分子。”
Boydston将继续与Ganter和Storti合作，规划和创建更多融入了定制分子的3D打印对象。他说，将3D打印技术与定制化学结合起来，使打印材料具备了对周围环境做出反应的能力，从而为定制化的医疗植入物和其他定制结构提供了新的可能性。
    “这绝对是我们要继续深入的领域。”Boydston说。

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