3d打印材料设计为坚韧、灵活

北卡罗莱纳州立大学的研究人员进行了研究所创造的材料具有非常强的延展性和韧性．这种材料属于更广泛的离子凝胶类别，它是一种聚合物网络，其中含有在室温下为液体的盐。这些盐被称为离子液体。

北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学教授、卡米尔与亨利·德雷福斯(Camille & Henry Dreyfus)是该研究论文的共同通讯作者，他说:“可以变形但难以断裂或撕裂的材料是可取的。”“大自然擅长于此;软骨就是一个例子。但设计具有这些特性的合成材料一直很困难，这使得我们在这里的工作令人兴奋。”

迪基和他的合作者已经制造出了近70%是液体的离子凝胶，但具有显著的机械性能。它们很坚韧，这意味着当它们变形时，它们会消耗大量能量，使它们很难断裂。它们也很容易制作，易于加工，用户可以3D打印它们。

迪基说:“水凝胶是一种含有水的聚合物网络，非常常见。”“例如，隐形眼镜是水凝胶。但与水凝胶相比，离子凝胶有一些优势。离子液体不像水那样蒸发，所以你不必担心离子凝胶会变干。此外，离子凝胶在电和热方面都很稳定，导电性能也很好，为未来的应用提供了一些有趣的机会。”

为了制造这种离子凝胶，研究人员从聚丙烯酸(用于婴儿尿布)和聚丙烯酰胺(用于隐形眼镜)的单体开始，并利用紫外线将它们在离子液体溶液中共聚。换句话说，他们将聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的成分放在离子液体中，并对其进行光照，从而形成一种既包含单体又包含离子液体本身的共聚物。

“最终结果明显优于两种材料的平均值，”迪基说。“这就像1+1等于10。由此产生的凝胶具有聚丙烯酸的拉伸性，甚至比聚丙烯酰胺更强。就韧性而言，它比软骨要好。但离子凝胶和水凝胶之间的差异使它们适用于不同的应用。”

此外，迪基团队创造的离子凝胶还具有自我修复和形状记忆的特性。用户可以将两段离子凝胶粘在一起，将其暴露在高温下，它就会形成一个牢固的键。出于同样的原因，用户可以将离子凝胶变形为临时的新形状，但当暴露在高温下时，它会恢复到原来的形状。所需的热量取决于你想让材料“愈合”或恢复正常形状的速度。当暴露在60°C的温度下，这些动作只需要几十秒。

迪基说:“我们很兴奋，我们已经制造出了一种具有真正非凡性能的东西，这种东西可以非常容易地制造出来——你只需要用光照射它——使用广泛使用的聚合物。”“在共聚过程中，你可以通过控制成分的比例来调整离子凝胶的性质。我们已经与一个行业合作伙伴合作，并愿意与其他伙伴合作开发这种新型离子凝胶的应用。”

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。