直徑1毫米，能提10公斤！我國科學家制備出“超級橡皮筋”
核心提示：你能想象一根橡皮筋能被拉伸到何種驚人的程度嗎？浙江大學的科研團隊展現了令人驚嘆的成果。他們精心設計出一種獨特的新型光敏樹
你能想象一根橡皮筋能被拉伸到何種驚人的程度嗎？浙江大學的科研團隊展現了令人驚嘆的成果。他們精心設計出一種獨特的新型光敏樹脂，借助 3D 打印技術，將這種直徑僅為 1 毫米的“超級橡皮筋”打造出來。它的神奇之處在于，能夠拉伸到自身長度的整整 9 倍，而且還具備強大的力量，能夠提起高達 10 公斤的重物。即便承受著高達 94 兆帕的拉力，它依然堅韌不繃斷。相關的成果在日前成功發表在了權威的《自然》雜志上。
研究人員對此深感自豪，他們表示，這項研究意義非凡，為 3D 打印技術突破以往材料的局限提供了可能，也為其大規模應用于高性能產品的制造帶來了充滿希望的曙光。這一成果無疑為未來的科技發展開辟了新的道路，讓我們對材料科學和制造技術的前景充滿了期待。
超強負重能力如何實現？
該論文的第一作者、浙大杭州國際科創中心的方子正研究員詳細介紹了整個研發過程。團隊在探索中，針對已有的光敏樹脂分子展開了深入的研究和創新。他們極具創意地在其中加入了動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段以及羧基等關鍵成分。在打印前體材料的初始階段，這些新添加的成分仿佛處于一種“潛伏”的狀態，看似平靜卻蘊含著巨大的潛力。
當打印過程完成后，精心制作而成的成品會被小心地轉移到溫度設定為 90 攝氏度的特殊“烤箱”中。在這個相對高溫的環境里，經過一段時間的靜置，奇妙的變化悄然發生。材料的分子結構開始發生重組和演變，其性能也隨之發生了顯著的改變。這就如同一場神奇的化學反應，在看似平靜的表象下，實則進行著復雜而精妙的轉化。
為了充分驗證這種新型材料的卓越性能，研究人員專門用這類新型樹脂打印出了一根“橡皮筋”，并緊接著對其展開了全面而嚴格的耐力測試。令人驚嘆的是，實驗結果顯示，這根“橡皮筋”展現出了超乎想象的拉伸能力，它能夠輕松地被拉伸到自身長度的整整 9 倍。更為驚人的是，在承受高達 94 兆帕的巨大拉力時，它依然能夠保持堅韌，絲毫沒有繃斷的跡象。這充分證明了其出色的力學性能和強大的耐力。
不僅如此，研究人員并未滿足于此，他們繼續發揮創新精神，利用這種獨特的材料制備出了抗穿刺性能極佳的氣球等物件。在制備這些物件的過程中，研究人員需要精確地控制每一個環節，從材料的調配到打印工藝的優化，再到后續的處理和測試，每一步都凝聚著他們的智慧和汗水。他們不斷嘗試、調整、改進，力求將這種新型材料的優勢發揮到極致。經過無數次的實驗和探索，最終成功地制造出了這些具有特殊性能的物件。
一種神奇的光敏樹脂
區別于那種層層打印的傳統方式，光固化 3D 打印技術有著其獨特之處。它就如同沖印照片一般，通過紫外線激光對光敏樹脂進行固化處理。在這個過程中，產品就仿佛經過了一場神奇的“曝光”之旅，而后從打印材料中緩緩“顯影”出來。這種方式使得打印過程變得更加快速高效，也更加接近工業級應用的標準。
然而，光固化 3D 打印技術也并非完美無缺，其產品通常存在一個較為突出的問題，那就是比較脆，容易在受到外力作用時發生斷裂。這一特性導致它主要被應用于打印模型等領域，而對于那些對機械性能有著較高要求的場景，往往就顯得有些力不從心了。
“若想要讓 3D 打印技術能夠適應更為廣泛的場景，那么就必須要對材料性能進行改變。”該論文的第一作者、浙大杭州國際科創中心的方子正研究員這樣介紹道。為了實現這一目標，研究團隊在打印階段首先將關注點聚焦在了材料的反應活性和流動性上，因為只有確保了這些方面，才能滿足材料成型的基本要求。而在打印成型之后，他們還會進行增韌處理，以進一步提升材料的性能。
方子正進一步解釋說，團隊在已有的光敏樹脂分子中極具創意地加入了動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段和羧基等成分。在打印前體材料的階段，這些新加入的成分就好似處于一種“潛伏”的狀態，它們安靜地存在著，等待著后續的變化。而當打印成型完成后，精心制作而成的成品會被小心地轉移到溫度設定為 90 攝氏度的“烤箱”中。在這個相對高溫的環境中，經過一段時間的靜置，神奇的事情發生了。
材料的分子結構開始悄然地進行著重組和演變，其性能也隨之發生了顯著的改變。就如同一場看不見的化學反應在持續進行，原本看似普通的材料逐漸煥發出新的活力和特性。這種變化并非一蹴而就，而是在時間的推移和溫度的作用下，一點一點地積累和顯現出來。研究團隊需要通過不斷地實驗和調整，才能找到最適宜的條件和參數，以確保材料能夠達到他們所期望的性能提升。他們在這個過程中付出了大量的心血和努力，不斷探索著材料的奧秘，力求為 3D 打印技術開拓出更為廣闊的應用空間。
高強度和韌性的可擴展性
吳晶軍鄭重地表示，這種光敏樹脂材料所展現出的強度和韌性，達到了令人驚嘆的程度，其表現遠遠超越了現有的文獻報道以及商業化產品中那些同類材料。這一成果的意義是極為重大且深遠的。
當我們深入探究這種光敏樹脂材料時，會發現其強度方面的卓越性能。它能夠承受巨大的壓力和外力而不輕易變形或損壞，仿佛擁有著堅韌不屈的鋼鐵意志。這種高強度使得它在各種復雜環境和嚴苛條件下都能保持穩定，為其在不同領域的應用奠定了堅實的基礎。而在韌性方面，它更是展現出了非凡的特質。它能夠靈活地應對各種拉伸、扭曲和沖擊，如同一位具備高超柔韌性的運動員，在各種挑戰面前都能從容應對，不會輕易折斷或破裂。
與現有的文獻報道相比，這種光敏樹脂材料的優勢一目了然。以往的研究成果或許在某些方面有所突破，但在強度和韌性的綜合表現上，卻難以與此次的成果相媲美。它就像是一顆璀璨的明星，在材料科學的天空中閃耀著獨特的光芒。而與商業化產品中的同類材料相比，它更是展現出了明顯的優勢。那些傳統的材料在面對一些高性能要求的場景時，往往會暴露出各種局限性，而這種新型光敏樹脂材料則以其卓越的性能打破了這些局限，為行業的發展帶來了新的希望和可能性。
這項令人矚目的研究進展，對于 3D 打印技術來說，無疑是具有里程碑意義的。它為 3D 打印技術突破長久以來的材料局限開辟了新的道路。一直以來，材料的性能限制了 3D 打印技術在某些高性能產品制造領域的廣泛應用，而現在，這種新型光敏樹脂材料的出現，仿佛為其打開了一扇通往廣闊天地的大門。它讓我們看到了 3D 打印技術在制造高性能產品方面的巨大潛力和可能性。
隨著這一研究成果的不斷深入和推廣，我們可以想象在未來，將會有更多的高性能產品通過 3D 打印技術得以實現。無論是在航空航天領域，需要制造高強度、輕量化的零部件；還是在醫療領域，需要定制個性化且具有良好性能的醫療器械；亦或是在其他眾多對材料性能要求極高的行業，這種新型光敏樹脂材料都將發揮重要的作用。它為我們帶來了曙光，讓我們對未來充滿了期待。我們相信，在科學家們的不斷努力下，這種材料的性能還將不斷提升，為人類社會的發展和進步貢獻更大的力量。
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_552329.html
來源：賢集網
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研究人員對此深感自豪，他們表示，這項研究意義非凡，為 3D 打印技術突破以往材料的局限提供了可能，也為其大規模應用于高性能產品的制造帶來了充滿希望的曙光。這一成果無疑為未來的科技發展開辟了新的道路，讓我們對材料科學和制造技術的前景充滿了期待。
超強負重能力如何實現？
該論文的第一作者、浙大杭州國際科創中心的方子正研究員詳細介紹了整個研發過程。團隊在探索中，針對已有的光敏樹脂分子展開了深入的研究和創新。他們極具創意地在其中加入了動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段以及羧基等關鍵成分。在打印前體材料的初始階段，這些新添加的成分仿佛處于一種“潛伏”的狀態，看似平靜卻蘊含著巨大的潛力。
當打印過程完成后，精心制作而成的成品會被小心地轉移到溫度設定為 90 攝氏度的特殊“烤箱”中。在這個相對高溫的環境里，經過一段時間的靜置，奇妙的變化悄然發生。材料的分子結構開始發生重組和演變，其性能也隨之發生了顯著的改變。這就如同一場神奇的化學反應，在看似平靜的表象下，實則進行著復雜而精妙的轉化。
為了充分驗證這種新型材料的卓越性能，研究人員專門用這類新型樹脂打印出了一根“橡皮筋”，并緊接著對其展開了全面而嚴格的耐力測試。令人驚嘆的是，實驗結果顯示，這根“橡皮筋”展現出了超乎想象的拉伸能力，它能夠輕松地被拉伸到自身長度的整整 9 倍。更為驚人的是，在承受高達 94 兆帕的巨大拉力時，它依然能夠保持堅韌，絲毫沒有繃斷的跡象。這充分證明了其出色的力學性能和強大的耐力。
不僅如此，研究人員并未滿足于此，他們繼續發揮創新精神，利用這種獨特的材料制備出了抗穿刺性能極佳的氣球等物件。在制備這些物件的過程中，研究人員需要精確地控制每一個環節，從材料的調配到打印工藝的優化，再到后續的處理和測試，每一步都凝聚著他們的智慧和汗水。他們不斷嘗試、調整、改進，力求將這種新型材料的優勢發揮到極致。經過無數次的實驗和探索，最終成功地制造出了這些具有特殊性能的物件。
一種神奇的光敏樹脂
區別于那種層層打印的傳統方式，光固化 3D 打印技術有著其獨特之處。它就如同沖印照片一般，通過紫外線激光對光敏樹脂進行固化處理。在這個過程中，產品就仿佛經過了一場神奇的“曝光”之旅，而后從打印材料中緩緩“顯影”出來。這種方式使得打印過程變得更加快速高效，也更加接近工業級應用的標準。
然而，光固化 3D 打印技術也并非完美無缺，其產品通常存在一個較為突出的問題，那就是比較脆，容易在受到外力作用時發生斷裂。這一特性導致它主要被應用于打印模型等領域，而對于那些對機械性能有著較高要求的場景，往往就顯得有些力不從心了。
“若想要讓 3D 打印技術能夠適應更為廣泛的場景，那么就必須要對材料性能進行改變。”該論文的第一作者、浙大杭州國際科創中心的方子正研究員這樣介紹道。為了實現這一目標，研究團隊在打印階段首先將關注點聚焦在了材料的反應活性和流動性上，因為只有確保了這些方面，才能滿足材料成型的基本要求。而在打印成型之后，他們還會進行增韌處理，以進一步提升材料的性能。
方子正進一步解釋說，團隊在已有的光敏樹脂分子中極具創意地加入了動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段和羧基等成分。在打印前體材料的階段，這些新加入的成分就好似處于一種“潛伏”的狀態，它們安靜地存在著，等待著后續的變化。而當打印成型完成后，精心制作而成的成品會被小心地轉移到溫度設定為 90 攝氏度的“烤箱”中。在這個相對高溫的環境中，經過一段時間的靜置，神奇的事情發生了。
材料的分子結構開始悄然地進行著重組和演變，其性能也隨之發生了顯著的改變。就如同一場看不見的化學反應在持續進行，原本看似普通的材料逐漸煥發出新的活力和特性。這種變化并非一蹴而就，而是在時間的推移和溫度的作用下，一點一點地積累和顯現出來。研究團隊需要通過不斷地實驗和調整，才能找到最適宜的條件和參數，以確保材料能夠達到他們所期望的性能提升。他們在這個過程中付出了大量的心血和努力，不斷探索著材料的奧秘，力求為 3D 打印技術開拓出更為廣闊的應用空間。
高強度和韌性的可擴展性
吳晶軍鄭重地表示，這種光敏樹脂材料所展現出的強度和韌性，達到了令人驚嘆的程度，其表現遠遠超越了現有的文獻報道以及商業化產品中那些同類材料。這一成果的意義是極為重大且深遠的。
當我們深入探究這種光敏樹脂材料時，會發現其強度方面的卓越性能。它能夠承受巨大的壓力和外力而不輕易變形或損壞，仿佛擁有著堅韌不屈的鋼鐵意志。這種高強度使得它在各種復雜環境和嚴苛條件下都能保持穩定，為其在不同領域的應用奠定了堅實的基礎。而在韌性方面，它更是展現出了非凡的特質。它能夠靈活地應對各種拉伸、扭曲和沖擊，如同一位具備高超柔韌性的運動員，在各種挑戰面前都能從容應對，不會輕易折斷或破裂。
與現有的文獻報道相比，這種光敏樹脂材料的優勢一目了然。以往的研究成果或許在某些方面有所突破，但在強度和韌性的綜合表現上，卻難以與此次的成果相媲美。它就像是一顆璀璨的明星，在材料科學的天空中閃耀著獨特的光芒。而與商業化產品中的同類材料相比，它更是展現出了明顯的優勢。那些傳統的材料在面對一些高性能要求的場景時，往往會暴露出各種局限性，而這種新型光敏樹脂材料則以其卓越的性能打破了這些局限，為行業的發展帶來了新的希望和可能性。
這項令人矚目的研究進展，對于 3D 打印技術來說，無疑是具有里程碑意義的。它為 3D 打印技術突破長久以來的材料局限開辟了新的道路。一直以來，材料的性能限制了 3D 打印技術在某些高性能產品制造領域的廣泛應用，而現在，這種新型光敏樹脂材料的出現，仿佛為其打開了一扇通往廣闊天地的大門。它讓我們看到了 3D 打印技術在制造高性能產品方面的巨大潛力和可能性。
隨著這一研究成果的不斷深入和推廣，我們可以想象在未來，將會有更多的高性能產品通過 3D 打印技術得以實現。無論是在航空航天領域，需要制造高強度、輕量化的零部件；還是在醫療領域，需要定制個性化且具有良好性能的醫療器械；亦或是在其他眾多對材料性能要求極高的行業，這種新型光敏樹脂材料都將發揮重要的作用。它為我們帶來了曙光，讓我們對未來充滿了期待。我們相信，在科學家們的不斷努力下，這種材料的性能還將不斷提升，為人類社會的發展和進步貢獻更大的力量。
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來源：賢集網
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