工程师开发用于3D打印设备的多材料纤维墨水

麻省理工学院研究人员开发的一种新方法使用标准的3D打印机来生产功能正常的设备，这些设备中已经嵌入了电子设备。这些设备由包含多种互连材料的纤维制成，这些材料可以照亮，感知周围环境，存储能量或执行其他操作。

麻省理工学院的博士生加布里埃尔·洛克(Gabriel Loke)，约翰·约翰·安诺普洛斯(John Joannopoulos)教授和尤尔·芬克(Yoel Fink)教授以及麻省理工学院和其他四所大学的一篇论文在《自然通讯》杂志中描述了这种新的3-D打印方法。

该系统利用配备了特殊喷嘴和新型长丝的传统3-D打印机来代替通常的单材料聚合物长丝，该聚合物单丝通常在从打印机喷嘴中挤出之前会完全熔化。研究人员的新型长丝具有复杂的内部结构，该内部结构由以精确配置排列的不同材料组成，并被外部的聚合物包层包围。

在新的打印机中，喷嘴在较低的温度下工作，并且将细丝拉过较快的传统打印机，因此只有其外层部分熔融。内部保持凉爽和坚固，其嵌入式电子功能不受影响。这样，表面刚好融化，使其在打印过程中牢固地粘附到相邻的细丝上，从而形成坚固的3-D结构。

灯丝中的内部组件包括用作导体的金属线，可用于控制主动功能的半导体以及防止线彼此接触的聚合物绝缘体。作为演示，该团队使用包含发光和光检测电子器件的灯丝为模型飞机印制了机翼。这些组件可能会揭示出可能会形成的任何细微裂纹的形成。

虽然模型机翼中使用的细丝包含八种不同的材料，但洛克表示，原则上它们可以包含更多的材料。他说，在完成这项工作之前，“仍然没有一种能够在一个平台上沉积金属，半导体和聚合物的打印机，因为打印每种材料需要不同的硬件和技术。”

Loke说，这种方法的速度是目前任何其他制造3D装置的方法的三倍，并且与所有3-D打印机一样，在可生产的形式种类方面比典型的制造方法具有更大的灵活性。 。他说：“对于3D打印而言，这种方法能够构建任何自由形状的设备，这是迄今为止其他任何方法都无法实现的。”