據(jù)《自然》雜志的最新報道，美國圣母大學(xué)科學(xué)家發(fā)明了一種新型3D打印方法——高通量組合打印，能夠控制材料的3D結(jié)構(gòu)和局部成分，打印出柔韌程度呈梯度變化的材料，有望成為新材料發(fā)現(xiàn)和制造領(lǐng)域的“游戲規(guī)則改變者”。

    3D打印的“神來之筆”

    所謂3D打印，是一種基于數(shù)字模型文件的技術(shù)，它使用粉末金屬或塑料等粘合材料，通過逐層打印來構(gòu)造物體。除了打印各種形態(tài)復(fù)雜的物體之外，3D打印還有一項獨特的技能：打印新材料。

    3D打印技術(shù)可以使用各種新型材料進行打印，包括復(fù)合材料、生物材料、金屬合金等。這種材料的多樣性推動了創(chuàng)新，可以為制造業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑業(yè)等提供更好的解決方案。同時，3D打印允許按照個體需求和設(shè)計要求進行定制化生產(chǎn)，這可以讓新材料打印的產(chǎn)品能夠根據(jù)特定要求進行個性化定制，提供更好的適應(yīng)性和功能性。而且，通過使用新材料進行快速原型制作和迭代設(shè)計，可以更快地將產(chǎn)品推向市場，從而提高競爭力。最重要的是，新材料的引入為創(chuàng)造性應(yīng)用提供了可能性。3D打印技術(shù)結(jié)合新材料的特性，可以實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、輕量化設(shè)計、微型化等創(chuàng)新應(yīng)用，推動科學(xué)研究和工程領(lǐng)域的發(fā)展。

    伴隨著新材料市場的快速發(fā)展，3D打印將可以滿足更多不同行業(yè)的需求，以迎來更廣闊的機遇和增長。尤其，隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，對功能性和高性能材料的需求也在增長。而隨著技術(shù)的進一步成熟和成本的下降，在現(xiàn)如今主要應(yīng)用的制造業(yè)、醫(yī)療和航空航天等領(lǐng)域之外，還將涌現(xiàn)更多行業(yè)的應(yīng)用，如建筑業(yè)、電子制造、能源等，為這些領(lǐng)域帶來創(chuàng)新和效益提升。

    3D打印改變新材料游戲規(guī)則

    圣母大學(xué)研究團隊研發(fā)創(chuàng)造的新型3D打印方法——高通量組合打印（HTCP）能以傳統(tǒng)制造無法比擬的方式生產(chǎn)材料。

    據(jù)介紹，傳統(tǒng)方式研發(fā)一種新材料通常需要10-20年時間，而如今的新型3D打印技術(shù)則可以將這一時間縮短至不到幾個月。這將更好地滿足清潔能源和環(huán)境可持續(xù)性及電子和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的快速發(fā)展對新材料的需求。

    研究團隊指出，在新工藝中，多種霧化納米材料“油墨”會在一個打印噴嘴中混合，且在打印過程中，“油墨”中各種材料的比例也會動態(tài)改變。因此，HTCP能控制打印材料的3D結(jié)構(gòu)和局部成分，并以微尺度空間分辨率生產(chǎn)柔韌程度逐漸變化的梯度材料。而且，它生成的組合材料具有“庫”的功能，每個庫包含數(shù)千種獨特的成分，因此可顯著加速新材料的研制。

    在未來的研發(fā)過程中，研究團隊計劃將機器學(xué)習(xí)和人工智能策略應(yīng)用于HTCP，提供更豐富的數(shù)據(jù)，以加速更多新材料的研發(fā)。