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研究員開發(fā)用于高分辨率多材料3D打印的水凝膠

來源：narkii 瀏覽數(shù)：
責任編輯：六月芳菲時間：2018-06-05 09:50

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[導讀]研究人員開發(fā)了一系列高伸縮性和可紫外線固化的水凝膠，其可拉伸高達1300％并適用于基于UV固化的3D打印技術。

來自新加坡科技與設計大學（SUTD）數(shù)字化制造與設計（DMAND）中心和耶路撒冷希伯來大學（HUJI）的研究人員開發(fā)了一系列高伸縮性和可紫外線固化的水凝膠，其可拉伸高達1300％并適用于基于UV固化的3D打印技術。

圖片由Qi（Kevin）Ge提供

水凝膠，能夠保留大量水的聚合物鏈的親水性網(wǎng)絡已廣泛用于各種應用。最近，高度可拉伸的水凝膠也被用于軟機器人領域，透明觸摸面板和其他需要大變形的應用領域。

然而，傳統(tǒng)的制造方法主要依賴于模制和鑄造，由于幾何復雜性有限和制造分辨率較低，限制了應用范圍。隨著近年來3D打印技術的快速發(fā)展，人們也嘗試過使用3D打印來制作復雜幾何形狀的水凝膠結構，包括血管網(wǎng)絡，多孔支架，半月板替代物等。盡管如此，現(xiàn)有的3D打印水凝膠不具有高打印分辨率，高幾何復雜性以及高拉伸性，這使得它們不適用于許多應用。

為了制備用于高分辨率DLP基3D打印的高度拉伸和紫外線固化水凝膠，研究人員提出了一種水凝膠溶液，將自研發(fā)的高效水溶性TPO納米粒子作為光引發(fā)劑與基于丙烯酰胺-PEGDA（AP）的水凝膠前體。 TPO納米粒子使得AP水凝膠可UV固化，并且因此與基于DLP的3D打印技術相兼容，用于制造具有高分辨率和高保真度的復雜水凝膠3D結構。

“我們已經(jīng)開發(fā)出世界上最具可拉伸性的3D打印水凝膠樣品，”來自SUTD科學與數(shù)學集團的助理教授Qi（Kevin）Ge說，他是該項目的共同領導人之一。據(jù)研究人員介紹，3D打印的水凝膠樣品可以拉伸高達1300％。同時，這些水凝膠與基于數(shù)字光處理的3D打印技術的兼容性使研究人員能夠制造分辨率高達7μm和復雜幾何形狀的水凝膠3D結構。

3D打印的可拉伸水凝膠具有出色的生物相容性，已被用于直接3D打印生物結構和組織。 AP水凝膠的高光學清晰度提供了3D打印隱形眼鏡的可能性。更重要的是，AP水凝膠能夠與商業(yè)3D打印彈性體形成強大的界面結合，從而使研究人員能夠直接3D打印水凝膠 - 彈性體混合結構，如柔性電子板和印刷在彈性體基質上的導電水凝膠電路。

“總體而言，我們相信高度拉伸和紫外線固化水凝膠以及基于UV固化的3D打印技術將顯著提高生物結構和組織，隱形眼鏡，柔性電子產(chǎn)品和許多其他應用的制造能力，”Shlomo Magdassi教授說。誰是HUJI這個項目的共同領導者。

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