南加大維特比工程學(xué)院的研究人員研發(fā)出一種具有自我修復(fù)能力的3D打印材料，這些材料在破碎或割碎后可以自行修復(fù)，有望應(yīng)用于鞋業(yè)，輪胎制造，軟機器人開發(fā)甚至電子產(chǎn)品。

王啟明助理教授和南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的學(xué)生開始使用一種稱為光聚合的制造方法，具體指用光來硬化特定的液態(tài)樹脂材料。應(yīng)用于3D打印物體中，其能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)，團隊必須在氧化化學(xué)基團時找到最佳的混合物及比例，從而在自我修復(fù)后保持原始強度和功能。

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自我修復(fù)的3D打印鞋墊

“當(dāng)我們逐漸增加氧化劑時，自愈行為變得更強，但光聚合行為變得更弱，”王說。 “這兩種行為之間存在競爭。最終我們發(fā)現(xiàn)這種比例能夠?qū)崿F(xiàn)高度自我修復(fù)和相對快速的光聚合。”

該團隊通過打印一系列物體（包括鞋墊，軟機器人，多相復(fù)合材料和電子傳感器）測試其方法，然后將它們切成兩半。在60°C（140°F）下經(jīng)過大約2小時后，大部分物體完全自愈。由于導(dǎo)電的碳存在，電子傳感器的自我修復(fù)需要兩倍的時間。

研究人員表示，通過提高溫度可以縮短修復(fù)時間。

“事實上，在不同的溫度下 - 從40攝氏度到60攝氏度 - 材料幾乎可以愈合到100％，”該研究的第一作者Kunhao Yu評論道。 “通過改變溫度，我們可以控制愈合速度，即使在室溫下，材料仍然可以自愈。”

該團隊現(xiàn)在正在研究一系列可以自愈的材料的開發(fā)，這些材料可以繼續(xù)生產(chǎn)自我修復(fù)的汽車部件或防彈衣。