白虎 a片 能“四两拨千斤”的橡皮筋，是什么筋？

本文转自：东说念主民网-科普中国白虎 a片

在科技赶快发展的今天，3D打印本领如祛除股刚劲的东风，吹遍了百行万企。从复杂精密的机械零件到跃然纸上的模子，从梦境般的建筑原型到个性化的生存用品，3D打印本领以其无穷的创造力和活泼性，将东说念主们的念念象照进执行，为咱们的生存带来了方便与惊喜。

你了解3D打印本领吗？

3D打印本领，别号增材制造本领，是一种通过逐层堆叠材料来构建三维实体的革命分娩时势。3D打印本领的旨趣与咱们用砖头盖屋子近似，不错约略抽象为“分层制造，逐层重复”。

3D打印的统统经过并不复杂，率先通过诡计机缓助设想软件创建或获得数字模子，然后将该模子切割成一系列相配薄的横截面层（即切片），每层厚度持续在数十到数百微米之间。接着，3D打印机凭证这些切片信息，通过特定的本领和材料，一层一层地构建出最终的物体。

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3D打印的工艺包括熔融千里积成型（FDM）、光固化3D打印（SLA、DLP、LCD）、礼聘性激光烧结（SLS）、礼聘性激光溶化（SLM）、立体喷墨打印（3DP）、叠层实体制造（LOM）。

熔融千里积成型本领是将丝状的热塑性材料通过喷头加热溶化，逐层千里积在平台上，最终凝固成三维的物体。该本领常用的原材料有热塑性材料，如ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）等。该本领对建筑要求较低，操作绵薄，顺应个东说念主和袖珍责任室使用。近期玩物市集火爆的“萝卜刀”“伸缩剑”等即是通过这种时势作念出来的。

光固化3D打印的旨趣是应用特定波段和时势的光照耀光敏树脂，通过光敏树脂的逐层固化，生成所需时势的物体。该本领成型精度高，名义光滑，顺应制作精湛模子和袖珍零件。

礼聘性激光烧结是应用激光束扫描粉末材料白虎 a片，使其溶化并粘结在一都，逐层集结成三维物体。该本领以粉末为原材料（如尼龙、金属粉末、陶瓷粉末等），成型精度高，顺应制造复杂结构和功能零件。

礼聘性激光溶化与礼聘性激光烧结近似，但激光能量更高，省略饱和溶化金属粉末，罢了金属零件的快速成型。该本领常用金属粉末（如钛合金、不锈钢等）为原材料，可打印高强度、高精度的金属零件，鄙俗应用于航空航天、医疗等范畴。

立体喷墨打印所以粉末状材料（金属或非金属）和粘合剂为原材料，应用粘结的机理，逐层打印各部件。该打印本领成型的样品与本色居品具有疏通的颜料，是现在较为老到的彩色3D打印本领。

叠层实体制造以薄片材料（如纸片、塑料薄膜等）和热熔胶为原材料，通过激光切割和热粘合的时势逐层集结成所需物体。该本领成型速率快，材料资本低，顺应制作大型结构和外壳。

尽管3D打印本领也曾比拟老到，居品的归附度较高，可是受打印原材料的松手，3D打印居品具有较高的脆性，受外力容易发生断裂。该类居品在高机械性能需求的场景中应用时，显得有些“力不从心”。那么，应该如何改善3D打印居品的玻璃心，具有“好意思瞻念皮囊”的同期兼具柔韧性呢？

2024年7月3日，中国科学家在《Nature》期刊上发表了一项对于3D打印弹性体的贪图后果，应用该本领制备的橡皮筋省略被拉伸到本人长度的9倍，最大拉伸强度可达到94.6MPa，相配于1闲居毫米就不错承受接近于10公斤的重力，展现出超高的强度和韧性。

这根橡皮筋为如何此特别呢？

在光固化3D打印过程中，为了提高分娩效能，时常需要较快的成型速率，这就导致材料在固化过程中交联密度的飞腾和材料韧性的缩小。老例增多材料韧性的规律会增多材料的黏度，缩小流动性，导致成型速率的下落。3D打印的成型速率和制品韧性之间互相矛盾的干系一直以来困扰着统统行业。

可是这两个矛盾点却在中国科学家手里得到了“息争”。贪图者通过对光固化3D打印原材料光敏树脂的分析和打印过程的拆解，提议了打印和后处罚分阶段进行的计谋。贪图者设想了一种二甲基丙烯酸酯的DLP（数字化光处罚）先行者体，该先行者体的主链上含有动态受阻脲键和两个羧基。在打印成型阶段，这几个环节组分处于“就寝”的气象，在成型后处罚阶段默契了增韧的作用。

在90℃后处罚阶段，3D打印制品中的受阻脲键解离生成了异氰酸酯基团，该基团一方面与侧链羧基生成酰胺键，另一方面与羧酸吸附的水响应生成脲键。分子里面发生的化学键变化将材料中单一的汇蚁合构邻接成近似于“手拉手”的互穿汇蚁合构，况且带来了更多的氢键，使得材料里面结构得到强化。恰是由于材料里面结构的变化，使得3D打印的制品在受到外力产生形变时具备更大的缓冲空间，近似于车辆碰撞时的吸能效果，提高了居品的抗冲击和抗断裂才智，具有更高的韧性。

实验扫尾标明，应用DLP先行者体经3D打印制备的厚度仅有0.8mm的薄膜进展出极强的抗针刺的性能，省略在74.4 N的作使劲下不发生冲突。即使在高压充气的条款下，3D打印的气动夹具仍然省略在不冲突的情况下持起名义有尖锐刺、重达70克的铜球。展示了3D打印居品超高的韧性和结构强度。

3D打印弹性体有哪些应用？

在洞开装备范畴，3D打印弹性体为洞开员提供了愈加个性化、高性能的装备。举例，定制化鞋垫和严防装备应用弹性体的减震和相沿特质，省略优化洞开员的洞开进展并升迁穿戴体验。稀零是在极限洞开和高冲击洞开中，3D打印的弹性体材料不错权贵减少洞开员在洞开中受到的冲击，保护其要道和肌肉免受毁伤。

在汽车与航空航天范畴，3D打印弹性体被用于轻量化减震部件和密封圈等环节组件。这些部件通过复杂的结构设想，既收缩了分量又保持了高性能。

在电子居品范畴，智能音箱、智高手环、手机保护套等居品都不错采选弹性体材料进行打印。这些居品不仅具有优良的柔滑度和弹性，还具备较高的耐磨性和耐用性，省略温情破钞者对居品外不雅和性能的多方面需求。

在工业制造范畴，3D打印弹性体本领被用于制造多样工业模具和传动带等部件。这些部件需要承受较大的机械应力和振动，而弹性体材料以其优异的弹性和抗疲惫性能成为理念念的礼聘。通过3D打印本领制造这些部件，不仅提高了分娩效能，还缩小了制形资本。

3D打印本领在咱们的生存中占据着越来越蹙迫的地位，3D打印弹性体本领的问世进一步丰富了3D打印居品的使用场景。科技的超越赋予了生存无穷的可能性，咱们也期待更多科技的发展和本领的修订，使咱们的生存愈加丰富多彩。

作家：物理化学博士石畅白虎 a片