盡管3D打印技術(shù)已用于生物醫(yī)學(xué)、制造業(yè)等領(lǐng)域，但由于大多數(shù)3D打印技術(shù)一次只能制造由一種材料制成的部件，限制了其廣泛應(yīng)用。近日，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員開發(fā)出一種新型3D打印機(jī)，能夠使用可見光和紫外光產(chǎn)生的不同投影圖案，實現(xiàn)多材料的3D打印。

這種方法基于不同波長的光來固化相應(yīng)的原料，從而形成結(jié)構(gòu)的不同部分。這些原料由簡單的化學(xué)物質(zhì)即單體開始，通過聚合形成更長的一系列化學(xué)物質(zhì)，就像塑料一樣。根據(jù)使用的光線不同，最終產(chǎn)物將具有不同的特性，如硬度等。目前大多數(shù)多材料3D打印方法都是使用單獨的材料儲存容器，將不同的材料放置在合適的位置。但該項目研究人員發(fā)現(xiàn)，采用單容器多組分的方法（類似于化學(xué)合成的一鍋法one-pot approach），比使用多容器制備多材料更加實用。

研究人員將兩臺投影儀發(fā)出的光線（可見光和紫外光）同時直接照射到一大罐液體原料上，在平臺上逐層固化構(gòu)建。該研究的難點主要在于優(yōu)化原料的化學(xué)成分，首先需要考慮兩種單體在同一個罐中的反應(yīng)，此外還必須確保單體具有相似的固化時間，以便每一層內(nèi)的硬質(zhì)和軟質(zhì)材料在大約同一時間完成干燥。在確定了原料中丙烯酸酯單體和環(huán)氧單體組分比例后，研究人員目前已經(jīng)能夠通過設(shè)計紫外線或可見光的圖案精確地控制每種單體在3D打印物體內(nèi)的固化位置。當(dāng)前，該研究僅完成了硬質(zhì)材料(環(huán)氧樹脂)與軟質(zhì)材料（丙烯酸酯）的一步成形，還有很多問題需要進(jìn)一步完善，研究人員正在探索能夠使用該3D打印方法的其他單體原料組合。研究人員表示，使用化學(xué)方法消除工程瓶頸是3D打印行業(yè)未來發(fā)展的方向，化學(xué)與工程的相互影響有望推動該領(lǐng)域達(dá)到新的高度。該項研究由陸軍研究辦公室和國家科學(xué)基金會資助，發(fā)表在日前的《自然通訊》雜志上。