水凝胶3D打印

水凝胶材料具有柔软、生物相容性和对刺激的相应性等特点，在柔性电子、生物医疗和可驱动机器人等领域有着重要的应用潜力。相比传统铸造成型的水凝胶制备工艺，通过3D打印技术可以制备出具有复杂几何形状的水凝胶结构，近年来发展的一种基于数字光处理（DLP）技术的可3D打印聚丙烯酰胺水凝胶具有较高的打印分辨率和高度的可拉伸特性，但模量、强度、断裂能和疲劳阈值较低，限制了其在实际中的应用范围。

美国麻省理工学院MIT的研究人员开发出一种不含金属的高性能导电聚合物水凝胶材料，该材料像生物组织一样柔软而坚韧，并且可以像传统金属一样导电。研究人员为了分别保持导电聚合物和水凝胶的电气性能和机械强度，将导电聚合物与水凝胶以相分离的状态混合，形成可以导电并且坚韧有弹性的面条状凝胶材料。

墨水直写3D打印是一种应用广泛的增材制造技术，该方法依赖的墨水成分选择空间大并且制造成本相对低廉。然而，墨水直写方法受制于低打印分辨率，在打印高分辨率的三维结构方面十分困难。

植入生命体的电子器件，可以是柔软而有温度的。西湖大学工学院特聘研究员周南嘉团队开发了一种水凝胶支撑基质和一种银—水凝胶复合导电墨水，在国际上首次通过3D打印制备出封装内部电路的一体化水凝胶电子器件。相关研究成果12月20日发表在国际期刊《自然·电子学》上。

研究人员表示，罗格斯大学的工程师开发了一种3D打印智能凝胶，可用于开发软体机器人、柔性显示器，甚至是新型军事伪装技术。

高性能结构化水凝胶3D打印因具有良好的理化性能和可个性化设计制造结构等特征，在组织工程、软体驱动、柔性传感、工程承载等许多领域具有巨大的潜在应用价值。目前，无论是化学交联还是物理交联3D打印水凝胶，因所制备的3D打印结构体在力学性能方面表现不佳致使其应用严重受限。因此，高强韧水凝胶3D打印对满足实际应用需求具有重要意义，是增材制造领域具有挑战的前沿研究。