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　　[據哈佛大學官網2015年9月21日報道]3D打印技術正在革新輕質結構、軟體機器人和柔性電子元器件的生產，但這項技術難以打印多種材料融合在一起的復雜結構。要打印一個柔性器件，3D打印機必須能夠從一種柔性材料無縫過渡到另一種剛性材料，其中柔性材料保證可穿戴應用，剛性材料則提供電子元器件。此外，還需要能夠用多種不同導電率和電阻率的油墨打印出嵌入式的電子電路，且能在這些不同的材料中做到精確切換。在要打印的物件中集成上不同的材料和性能，將是3D打印技術的下一個技術前沿。

　　為了實現這一目標，哈佛大學的研究人員設計出新型多材料復合打印頭，能夠混合并打印高濃度高粘度的油墨，在打印過程中還能實現成分和幾何結構的同步控制。這些新型打印頭使用能夠主動混合并快速切換材料的噴嘴，可以在快速打印中改變材料成分，為可穿戴設備、軟體機器人以及電子元器件的整體打印鋪平了道路。

　　包含多種材料物件打印的基礎是將多種復雜的油墨混合。然而當前大部分的混合方式是被動的，兩股油墨液體匯合到一個通道進行擴散混合，這種方法對于低粘度油墨很有效，但對于諸如凝膠這樣的高粘度液體是無效的，尤其是在油墨量小且打印時間短的情況下。

　　為了解決這一難題，哈佛大學研究人員設計出一款新型的使用主動混合裝置的復合材料打印頭。這種主動混合裝置在噴嘴內安裝了旋轉葉輪，能夠高效地混合多種復雜的油墨液體。

　　研究團隊用這種主動混合打印頭做了一些驗證試驗。實驗表明這種打印頭能夠將有機硅彈性體無縫打印到由柔性材料和剛性材料組成的梯度結構中。這種結構可能在柔性電子元器件、可穿戴設備以及軟體機器人上取得應用。此外還打印了一些互相發生反應的材料，例如由兩部分組成的環氧樹脂，當兩個部分混合后會迅速變硬。最后，研究人員實驗證實可以將導電和高電阻的油墨按需混合，實現在打印出的物品中嵌入電子電路。

　　該研究團隊近期還設計出另一款打印頭，能夠用一個噴嘴實現多種油墨的快速切換，消除由材料切換導致的結構缺陷。此前多種油墨切換需要使用多個噴嘴，而這種噴頭只用一個噴嘴，同時能夠實現按需啟動和停止墨水。

　　這些具備主動混合能力以及快速切換材料能力的打印頭為3D打印多種材料做出了重要的推動。人們可以用程序在微觀尺度上控制材料的成分和結構，為通過設計創建新材料開辟了一條新道路。（中國船舶信息中心 鄭裔振）