記者從廈門大學(xué)獲悉，日前，該校薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院吳德志教授團(tuán)隊(duì)在3D打印技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展——首創(chuàng)“激光原位誘導(dǎo)直寫打印”技術(shù)，將熱固性材料三維柔性器件的固化時(shí)間從傳統(tǒng)的48小時(shí)壓縮至0.25秒，一舉攻克該領(lǐng)域成型慢、步驟繁、性能難調(diào)控的核心痛點(diǎn)。

相關(guān)研究成果日前登頂國際頂級期刊《Nature Electronics》（《自然-電子學(xué)》），將為柔性電子、軟體機(jī)器人、器官芯片與生物支架等亟需三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)增材制造與多功能集成的領(lǐng)域開創(chuàng)全新范式。

據(jù)介紹，熱固性材料（如聚二甲基硅氧烷）憑借優(yōu)異的柔韌性、化學(xué)穩(wěn)定性與生物相容性，成為柔性電子、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。但長期以來，傳統(tǒng)模板法與現(xiàn)有3D打印技術(shù)在制備這類器件時(shí)，始終面臨固化周期長、需額外支撐結(jié)構(gòu)、后處理煩瑣且性能無法在線調(diào)控的難題。即便是現(xiàn)有的外場輔助打印技術(shù)，在固化效率與材料兼容性上也存在局限。

針對這些行業(yè)瓶頸，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出激光與3D打印射流耦合的技術(shù)路徑：通過激光原位照射微尺度射流產(chǎn)生局部光熱效應(yīng)，可迅速將材料溫度提升至150~300℃，誘導(dǎo)熱固性墨水瞬間交聯(lián)固化，速度較傳統(tǒng)方法大大加快。更關(guān)鍵的是，該技術(shù)無需支撐材料即可打印大傾角、水平懸垂、空間曲線等復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)分辨率達(dá)50微米，三維立體結(jié)構(gòu)的長徑比（即結(jié)構(gòu)長度與最小截面直徑的比值）可達(dá)50，能穩(wěn)定支撐大跨度、細(xì)長型復(fù)雜形態(tài)的打印需求。此外，該技術(shù)還能通過實(shí)時(shí)調(diào)控工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)10至20倍機(jī)械性能、電學(xué)性能的無級編程。

目前，團(tuán)隊(duì)已借助該技術(shù)制備出剛度梯度可拉伸電子器件、高靈敏度柔性壓力傳感器、高性能三維磁驅(qū)動軟體機(jī)器人等產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于智能穿戴、人體運(yùn)動監(jiān)測、精密驅(qū)動等場景。據(jù)了解，該技術(shù)對熱固性材料具有廣泛兼容性、可拓展性與多材料集成特性，在多種硅橡膠材料與環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、聚氨酯和聚酰亞胺等材料上得以驗(yàn)證，這更讓該技術(shù)具備極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)化潛力，有望推動柔性電子、智能軟體機(jī)器人等領(lǐng)域的3D打印產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金和廈門市科技計(jì)劃的資助支持。（來源：福建日報(bào) 記者 李珂）