使用自我修复材料的3D打印机

独特的自我修复材料的潜在用途包括固定电话屏幕，电子设备和生物医学应用。

现在，来自南加州大学南加州大学维特比工程学院的学生和教师研究团队创建了3D打印机，使用自修复橡胶材料来修复破损的玩具，电子产品，软机器人，轮胎，甚至鞋底。     

为了制作这种材料，研究人员使用光聚合3D打印机方法，利用光线将液体树脂固化成所需的几何形状。

研究人员在一篇名为“密封修复弹性体”的添加剂生产论文中进一步解释了他们的工作，该论文最近发表在“自然”杂志上。 

摘要写道：两者都是自我修复和3D整形非常好;例如，自我修复人体器官具有功能几何形状和微观结构。

然而，将人工自愈材料定制为复杂结构是一项重大挑战。

在此，我们报告了基于光聚合添加剂的自由形式结构的自粘弹性体结构的实例。

这个范例依赖于分子设计的具有硫醇和二硫化物基团的光弹性油墨，前者在3D打印过程中促进烯烃的光聚合，在自愈过程中实现了二硫化物复分解反应。 

 We已经发现硫醇和二硫化物基团之间的竞争决定了光弹性的光固化速率和自愈合效率。

理论模型用于理解光弹体的自愈行为。理论模型与实验结果吻合良好。

通过投影微光刻系统，我们展示了用于3D软驱，多相复合材料和建筑电子的单材料和多材料自修复结构的3D打印技术。  

与各种基于光聚合的增材制造系统兼容，光弹性材料有望为制造结构开辟出有希望的途径，在这种结构中需要自由形态结构和有效的自我修复。 r \\ n 

当材料自我修复时，团队必须对其化学进行一些深入的研究。

您可以通过与硫醇化学基团反应实现光聚合，硫醇化学基团可以通过添加氧化剂转化为二硫化物。

用第二套化学物质制成的物体如果破裂就可以修改，所以研究人员只需要找到合适的比例。 

王启明，大学助理教授Southern California Viterbi解释说，随着我们逐渐增加氧化剂，自愈行为变得更强，但光聚合行为变得更弱。

这两种行为之间存在竞争。

最后，我们发现了一个能实现高自愈和相对快速光聚合的比例。 

团队可以在3D打印机的材料上打印17.5 mm的正方形五秒钟，可以在大约20分钟内完成整个对象。

出于研究目的

该研究由国家科学基金会和空军青年研究人员研究所资助，该研究所在多种产品上测试了这种能力，包括电子传感器，软机器人和鞋垫。     

将这些3D打印机制成的物品切成两半后，两小时后它们将在60°C完全愈合，但电子设备需要4小时才能完成通过传输电力碳来加热。通过提高温度，修复将更快进行，

物体不仅会保留其功能，还能保持其强度。 

 Kundu Yu，南加州大学维特比学生该研究的第一作者表示，在不同温度下，40摄氏度至60摄氏度的材料可以愈合到接近100％。

通过改变温度，我们可以控制愈合速度，即使在室温下，材料仍可自行愈合。     

这种自我修复材料可以帮助减少制造时间，提高各种行业中许多产品的耐用性和使用寿命。

研究人员现在专注于制造各种硬度的自愈材料，从软橡胶到硬质塑料，可用于修复复合材料，防弹衣和车辆部件。