目前3D打印在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了較大規(guī)模的應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，3D打印材料也性能在不斷提高，價格在不斷下降；目前主流的3D打印工藝：FDM、SLA、SLM使用的材料，分別為ABS,PLA（用于FDM）；光敏樹脂（用于SLA）；尼龍粉末（用于SLS）；金屬粉末（用于SLM）。但是除了這些現(xiàn)在已經(jīng)成為主流的3D打印材料之外，還有哪些正在研究，將來可能成為主流的3D打印材料呢，下面印夢園小編將為大家做個簡單介紹。

1.1 3D打印電活性聚合物材料

 電活性聚合物材料（Electroactive Polymer，EAP）是一類在電場激勵下可以產(chǎn)生大幅度尺寸或形狀變化的新型柔性功能材料，是智能材料的一個重要分支。離子聚合物-金屬復(fù)合材料(Ionic polymer-metal composites，IPMC)，Bucky Gel和介電彈性材料(Dielectric elastomers， DE)分別是EAP的典型代表。制造三維復(fù)雜形狀電活性聚合物結(jié)構(gòu)是該領(lǐng)域的重要研究課題。

1.1.1 3D打印IPMC

 IPMC材料是在離子交換膜基體兩表面制備出電極而形成的復(fù)合材料，在外界電壓作用下，材料內(nèi)部的離子和水分子向電極一側(cè)聚集，導(dǎo)致質(zhì)量和電荷分布的不平衡，從而宏觀上產(chǎn)生彎曲變形。由傳統(tǒng)方法制備出的IPMC材料絕大多數(shù)為片狀，受傳統(tǒng)制備方法的限制，很難制備出復(fù)雜形狀的IPMC智能材料。

 Evan Malone和Hod Lipson在2006年首次提出了借助3D打印技術(shù)，制造三層結(jié)構(gòu)和五層結(jié)構(gòu)IPMC智能材料。該研究組將Nafion溶液與酒精和水的混合溶液作為打印IPMC基體的前體材料，將Ag微小顆粒與Nafion溶液混合液體作為IPMC電極材料，先通過3D打印硅膠材料制備出一個立方體硅膠容器，然后通過噴頭逐點(diǎn)累加固化電極-Nafion基體-電極三層結(jié)構(gòu)。3D打印制備的硅膠容器作為接下來3D打印IPMC的支撐，防止噴頭噴出的液體在固化之前流動而影響IPMC的制備。為了減少溶液的揮發(fā)和延長IPMC智能材料的使用壽命，Malone課題組在3D打印3層結(jié)構(gòu)IPMC基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在固化形成的電極外側(cè)打印固化一層由Hydrin C thermoplastic(Zeon Chemicals L.P.)材料形成的不可被水滲透的低導(dǎo)電性電極保護(hù)層。3D打印制造的五層結(jié)構(gòu)IPMC可以將溶液封存于IPMC之中，有效增長了使用壽命。圖1為結(jié)構(gòu)示意圖及3D打印制備的IPMC。

 盡管采用3D打印技術(shù)制備出的片狀I(lǐng)PMC與傳統(tǒng)工藝制備出的片狀I(lǐng)PMC在性能上具有較大差距，但是這種新的IPMC智能材料3D打印技術(shù)為制造復(fù)雜形狀I(lǐng)PMC三維結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)，使今后直接增材制造制造任意形狀I(lǐng)PMC智能結(jié)構(gòu)成為可能。

1.1.2 3D打印Bucky Gel Actuator/Sensor

 Bucky Gel是最新研究發(fā)展的一種離子型電活性聚合物智能材料，Bucky Gel的組成和驅(qū)動傳感原理類似于IPMC。Bucky Gel由三層結(jié)構(gòu)組成，中間基體材料為由聚合物和離子液體構(gòu)成的電解質(zhì)層，基體材料兩邊為由碳納米管、聚合物和離子液體構(gòu)成的電極材料，在兩側(cè)電極加載電壓時，離子液體中的陰陽離子向兩個電極移動，引起B(yǎng)ucky Gel的彎曲。

 傳統(tǒng)Bucky Gel的制備方法常采用溶液鑄膜法(Solution Casting Method)，分層分別固化電極和基體層，制備出的Bucky Gel大多為片狀，難以制備復(fù)雜形狀的Bucky Gel。N.Kamamichi于2008年提出用3D打印技術(shù)制造Bucky Gel，利用3D打印技術(shù)逐點(diǎn)累加固化電極-基體材料-電極，可以制備任意復(fù)雜形狀的Bucky Gel。該課題組利用3D打印技術(shù)制造手形狀的Bucky Gel（圖2），利用3D打印技術(shù)可以克服傳統(tǒng)制備方法的缺陷，制造任意形狀Bucky Gel智能材料結(jié)構(gòu)。

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