具有形狀記憶特性 3D列印硅膠材料未來或用於製造可穿戴保護墊

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員藉助直接油墨寫入（DIW）技術3D列印出具有形狀記憶行為的硅膠材料。目前，該研究已經發表在《Scientific Reports》雜誌上。據三迪時空了解，3D列印硅膠材料在變形后能夠恢復到先前的形狀，未來可以用於製造高端可穿戴保護墊或者靠墊。

LLNL研究人員通過探索3D列印硅膠中的「分層孔隙度」發現可以定製機械響應並將功能引入到材料中。具體而言，就是通過將3D列印結構性孔隙與通過向列印油墨中加入中空的充氣微球體而獲得的「內部空隙度」來實現。

研究人員說，「通過加入具有受控的殼玻璃化轉變溫度的聚合物微球體，我們首次證明了3D列印多孔彈性體可以實現形狀記憶。」而為了3D列印這種硅膠材料，研究人員藉助三軸3D印表機通過微型噴嘴擠出具有高度受控的流變行為的粘彈性油墨。

在研究期間，使用兩種不同的充氣微球體來評估殼體剛度和玻璃化轉變溫度（Tg）對3D列印結構中的壓縮特性和壓縮變形的影響。研究人員發現，微球體的玻璃化轉變溫度為44℃（Tg44）可以得到比Tg113更好的結果。在玻璃化轉變溫度以上的溫度下，「顯著的壓縮永久變形」。研究人員還指出，在較低的溫度再加熱時觀察到顯著的形狀恢復，在較大溫度（約110°C）下完全恢復。

研究人員將Tg44微球材料的形狀記憶性能歸因於加熱到高於玻璃化轉變溫度時微球的再膨脹。形狀保持由交聯結構適應。最終，這些3D列印硅膠材料可以進入各種實際應用。