而不是扔掉你破損的靴子或破裂的玩具，為什么不讓他們自己解決?南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出了3D打印橡膠材料，可以做到這一點(diǎn)。

王啟明助理教授在3D打印材料領(lǐng)域工作，創(chuàng)造了各種用途的新功能，從柔性電子到聲音控制?，F(xiàn)在，與維特比學(xué)生Kunhao Yu，An Xin，Duixu Du和康涅狄格大學(xué)助理教授李瑩合作，他們制作了一種新材料，可以快速制造，并且如果它破裂或刺破就能自我修復(fù)。這種材料可以改變鞋類，輪胎，軟機(jī)器人甚至電子等行業(yè)的游戲規(guī)則，縮短制造時(shí)間，同時(shí)提高產(chǎn)品的耐用性和使用壽命。

該材料使用使用光聚合的3D打印方法制造。該方法使用光來固化所需形狀或幾何形狀的液態(tài)樹脂。為了使其可自我修復(fù)，他們不得不深入研究材料背后的化學(xué)反應(yīng)。

通過與稱為硫醇的某種化學(xué)基團(tuán)的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)光聚合。通過在方程中添加氧化劑，硫醇轉(zhuǎn)化為另一組稱為二硫化物。二硫化物組在破碎時(shí)能夠改造，導(dǎo)致自我修復(fù)能力。找到這兩組之間的正確比例是解開材料獨(dú)特性能的關(guān)鍵。

“當(dāng)我們逐漸增加氧化劑時(shí)，自愈行為變得更強(qiáng)，但光聚合行為變得更弱，”Wang解釋說。“這兩種行為之間存在競(jìng)爭(zhēng)。最終我們發(fā)現(xiàn)這種比例能夠?qū)崿F(xiàn)高度自我修復(fù)和相對(duì)快速的光聚合。”

在短短的5秒鐘內(nèi)，他們可以打印17.5毫米的正方形，在大約20分鐘內(nèi)完成整個(gè)物體，可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)自行修復(fù)。他們?cè)贜PG Asia Materials上發(fā)表的研究中展示了他們的材料在一系列產(chǎn)品上的能力，包括鞋墊，軟機(jī)器人，多相復(fù)合材料和電子傳感器。

被切成兩半后，在60攝氏度的兩小時(shí)內(nèi)(由于碳用于傳輸電力，電子設(shè)備只有四個(gè))，它們完全愈合，保持了它們的強(qiáng)度和功能。僅通過升高溫度就可以減少維修時(shí)間。

“我們實(shí)際上表明，在不同的溫度下 - 從40攝氏度到60攝氏度 - 材料可以愈合到接近100%，”Yu說，他是該研究的第一作者，正在研究結(jié)構(gòu)工程。“通過改變溫度，我們可以控制愈合速度，即使在室溫下，材料仍然可以自我修復(fù)”

在征服了3D可印刷軟質(zhì)材料之后，他們正在努力開發(fā)不同的可自硬材料，從現(xiàn)有的軟橡膠到剛性硬塑料，具有各種剛度。這些可用于車輛部件，復(fù)合材料，甚至防彈衣。