蘭州化物所多材料3D列印免裝配柔性驅動器研究取得進展

實現外界刺激下驅動器件功能材料和複雜形狀的結合是仿生驅動研究的一大熱點。近年來，各種水凝膠材料、合金材料以及基於碳納米管（CNT）、氧化石墨烯（GO）等的複合物材料相繼在驅動研究中得到應用，並且製備出了類似於毛毛蟲、魚和花朵等複雜結構形狀的仿生驅動器件。然而，由於很多仿生器件形狀複雜，且多數需要多種材料組合才能實現驅動、運動等特定功能，如何構建複雜結構以及解決多材料組件的裝配等問題仍是仿生驅動研究領域一個具有挑戰性的課題。

多材料3D列印先進位造技術為此提供了簡便易行的解決方案。日前，中國科學院蘭州化學物理研究所材料表面界面課題組藉助3D列印技術在計算機輔助設計（CAD）、自由製造加工和器件成型方面的優勢，採用多材料3D列印構築了含有磁性和非磁性部分的分段組合的免裝配柔性驅動器，實現了彎曲、變形與運送貨物等功能。

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研究人員在發展了具有磁性的柔性3D列印光敏樹脂的基礎上，通過改進數字化光處理（DLP）成型的3D印表機，使其能夠在垂直方向上將兩種或多種光敏樹脂進行自由切換，發展了雙（多）材料3D列印技術，從而實現了含有磁性和非磁性部分的驅動器件免裝配一次成型製造。力學測試和SEM分析證明，磁性和非磁性兩種樹脂之間具有很好的結合力，並且能夠進行有效的磁場驅動。作為概念驗證，研究人員使用此技術列印製作了一個能夠遠程控制的抓取器，並且進行了抓取、傳送以及釋放的功能驗證。這種簡單通用的多材料3D列印技術將能夠很好地拓展3D列印在遠程控制釋放與柔性機器人等方面的應用。

該工作近期在線發表在Adv. Mater. Interfaces（2017, DOI: 10.1002/admi.201700629）上。相關研究得到了國家自然科學基金、中科院「西部之光」人才培養計劃及蘭州化物所人才和「一三五」重點培育項目的資助和支持。

多材料3D列印製備免裝配磁性驅動器示意圖及驅動演示實驗

第五屆亞洲3D列印展

10月12-14日

珠海國際會展中心

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