未来最有发展前景的3D打印材料技术

来源：材料牛

复合材料形状记忆聚合物（4D打印）

麻省理工大学和新加坡科技设计大学（SUTD）的工程师在Nature杂志上发表了标题为Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers的文章。他们对热敏聚合物进行了研究。SMP（形状记忆聚合物）可以在弯曲或暴露于极端压力的条件下，以不同的方式成形。并在环境刺激下恢复原来的形状。

3D打印分子

想象一下，一台机器，几乎可以构建用户想要的分子甚至原子水平的任何东西。伊利诺伊大学的化学家已经朝着这个方向在努力。该团队已经研制出通过焊接预先做好的组件就能自动合成新的有机小分子的机器。这些组件可以以任何配置组装。其结果是，这种机器有能力3D打印出数十亿种不同的小分子有机化合物，它们随后可作为新的药物或其他用途进行测试。

3D打印导电材料

弗吉尼亚理工大学的一个研究小组，利用微型立体光刻技术，由导电聚合物构建了毫米级的3D打印对象。这种导电聚合物是用离子性液体制备的。打印对象的特点是可小到25微米，这在涉及到人体细胞方面开启了很多潜在的应用。事实上，这种技术可以让工程师用来打印导电部件，甚至组织支架等。

3D打印骨头、组织和器官

翰·霍普金斯大学的研究人员给出了一个成功3D打印骨骼的方法：在一些特殊的人造塑料中混合至少30%天然骨粉，并用3D打印机打印出所需的形状。实际上，3D打印可用于为再生缺陷区域的信号组织，形成细胞打印支架或活细胞结构。通过综合修复、重建和再生，3D打印技术担负着为缺陷患者开发兼有美学和功能作用的治疗方案的作用。

至于组织和器官，威克森林再生医学研究所的研究人员已经开发出一种专门设计的3D打印機，它已经打印了耳朵、骨骼和肌肉结构。此外，还形成了较强的，临时的外部结构。

3D打印环保材料

ABS塑料，大多采用FDM打印，是目前使用的最常见的塑料。然而，这是不完全环保的，其融化时会释放有害气体。Additive Elements一直致力于安全的生物基材研究，并认为这是这个行业的未来。该公司正在开发一种材料，当完成它后，可以回收和使用它作为下一个部分的原料。该材料，完全由惰性材料和食品级的原料组成。未印刷的粉末可完全回收，最终产物与其他废物一起处理也将是无害的。

碳纳米管

纳米技术也可以被用来增强3D打印材料。碳纳米管就是最好的例子，其基本过程包括用碳纳米管涂覆塑料纤维，然后使其经受微波作用。碳纳米管，具有微波下能快速加热的特性。这将使塑料纤维微微融化以更好地结合，并使成品对象强度更高。

3D打印石墨

石墨烯被喻为是有潜力进行革命性3D打印一种神奇的材料。石墨烯是由排列成六边形格子的单层碳原子组成的，它是热和电的良导体。许多公司一直致力于将石墨烯用于3D打印行业。 Haydale石墨烯公司宣布了其推出的新型线型石墨烯增强PLA纤维的项目。其比传统的PLA纤维的主要优势是无论是强度和刚度都提高了，且有更好的抗冲击性能。其他一些研究已经朝着引进3D打印石墨烯气凝胶的轻质材料的道路进行。石墨气凝胶比空气轻7.5倍，1立方米的重量仅有160克。

3D打印硬质合金

硬质合金是将碳化物的细颗粒用金属粘合剂粘结到一个复合材料上的硬质材料。它通常用于工业中，如工程组件，磨损部件和工具。Fraunhofer IKTS已经开发出用粘合剂喷射3D打印技术进行3D打印硬质合金用来制作极其坚硬的物体的方法。

3D打印混凝土

有些公司已致力于用混凝土建造房屋和其他类型的建筑的大型3D打印。因为混凝土3D打印正在成为建设项目更可行的选择，许多建筑公司正在酝酿并将使用混凝土3D打印。

意大利面（或一般的食物）

食品已被用于3D打印领域相当长的一段时间，但其中3D打印意大利面的研究最多。Barilla致力于他们自己的3D打印意大利面已经相当长的一段时间了。然而，他们的3D打印机的工作原型最近才在2016年Parma的CIBUS国际食品展亮相。该打印机能够在两分钟内依靠预先设置，打印四种独特的意大利面形状。而且营养价值、质地和颜色可以控制。Barilla发现他们的意大利面为餐馆和意大利面商店创建了美食食谱。