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,据天工社了解,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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