哈佛大學通過旋轉3D列印解決了自然界的複合材料難題
複合材料天然存在於牙齒和貝類中，或者人工合成為鋼筋混凝土、輪胎和膠合板等，其高強度依賴於纖維的排列。然而在人造物件上，難題仍然是如何複製大自然的規律。
通過旋轉3D列印，來自哈佛John A. Paulson工程與應用科學學院的Lewis實驗室研發了一種控制材料中纖維排列方向的方法，將FFF3D印表機進行旋轉。
研究的第一作者Jennifer A. Lewis評論說：「我們現在可以以一種分層的方式來排列材料，類似於自然的構建方式。
從流體入手
之前一些其他方法使用磁場或電場來作為排列聚合物組織中纖維的手段。然而，添加這些電流在原本相對簡單的沉積過程上增加了另一種程度的複雜性。
相反，Lewis實驗室的方法研究3D列印墨水的流變學---或者說物質如何流動，本質上是一種液體電流，使混合物中的纖維排列。
圖片展示了墨水中纖維的取向
引入旋轉
作為標準擠壓機的替代，該實驗室的3D印表機有一個快速旋轉的噴嘴，用來存放環氧基液體原料，而不是纖維絲。通過精確地編排噴嘴的速度和旋轉，團隊能夠有效地規劃纖維的排列和內容，從而為變化的材料提供始終如一的剛度。
「這項研究的一個令人興奮的地方是，它提供了一種新的途徑來製造複雜的微觀結構，並且可控地改變從一個區域到另一個的微觀結構。「合著者Jordan Raney解釋說。
團隊成員之一、哈佛大學的博士後研究員Raney現在是賓夕法尼亞大學的機械工程和應用力學助理教授,在那他主要研究 「控制材料系統的內部結構特徵的新方法。」
從納米到宏觀
旋轉3D列印是獨立於電或磁電流的一種通用方法，可用於任何材料擠壓法(FFF/FDM，直接墨水書寫，BAAM)，並存放任何填充材料，包括碳纖維和陶瓷片。
另一位合著者，Brett Compton，現在是諾克斯維爾市的田納西大學機械工程學院的助理教授。他工作於橡樹嶺大面積添加劑製造工程（BAAM）方法的研究。
研究結果由合著者Brett Compton, Jordan Raney, Jochen Mueller和 Jennifer A. Lewis共同發布在《PNAS》雜誌上。項目由美國海軍研究局和來自德國的工具製造業投資家GETTYLAB提供資助，知識產權受到哈佛科技發展辦公室的保護。
文章來自3dprintingindustry，原文題目為HARVARD SOLVES NATURE』S COMPOSITE MATERIALS PUZZLE WITH ROTATIONAL 3D PRINTING，由材料科技在線匯總整理。
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