《自然》:分层液晶聚合物技术提高3D打印性能

2018年9月20日，《Nature》(《自然》)上发布了一篇文章，对3D打印技术制造高强度轻质结构有了全新的认识：利用分层液晶聚合物结构的3D打印控制，提高性能。

南极熊乐观认为，如果这种技术被完善改进，那么FDM 3D打印机的市场应用将可进入普通工业应用，市场不可限量。

来自苏黎世联邦理工学院的研究人员使用廉价的桌面FDM打印机和聚合物开发了一种3D打印轻质结构方法。 他们第一次能够使用单一可回收材料打印物体，其机械性能超过所有其他的可打印聚合物，甚至可以与纤维增强复合材料竞争。

(a)由刚性单体组成的芳族无规共聚酯能够形成棒状聚合物链

(b)熔融状态下的刚性聚合物棒能够沿着同一方向调整对齐

(c)局部对齐的向列区可以在聚合物中形成准各向同性区域

(d)加热的喷嘴附近在进行挤出操作时能够利用拉伸力和剪切力对聚合物进行重整

(e)材料被喷嘴挤出后就会立即失去自身的取向

(f)沉积材料在一定高度的表面能够再次调整对齐并且形成核壳结构

(g-h)打印结束后，链末端可以通过热处理进行化学交联增加分子量，从而增强结构之间的应力传递能力

由此产生的3D打印LCP结构展示了分层结构，复杂的几何形状和前所未有的刚度和韧性。 研究人员表示，事实上，它们比最先进的3D打印聚合物更强大。 “将3D打印的自上而下的成型自由与自下而上的分子控制结合，在聚合物取向上的能力开启了自由设计和实现结构的可能性，而不受当前典型制造工艺的限制。”

该技术有望成为需要高性能轻质材料的若干结构，生物医学和能量收集应用的改变者。 由于这项研究是使用现成的聚合物和商用台式打印机进行的，研究人员希望更广泛的增材制造和开源社区能够采用这种新材料并进行数字化设计，并制造出来自LCP的强大而复杂的轻质物体。

本文封面图片来源于图虫创意