3D灰度數字光打印技術，或能直接造出特殊防偽碼_風聞

                    

                       

編譯／雷鑫宇 審稿／西莫  責編／唐林芳

研究人員開發了三維灰度數字光打印技術，可用於製造高功能梯度材料。

使用兩階段固化油墨的g-DLP 3D打印技術可製造高功能梯度材料。

3D打印或添加製造作為一類極具發展前景的設計和製造方法，近年來受到了廣泛的關注。研究人員已經將其應用範圍逐漸擴展到組織工程、電子設備、軟機器人和高性能超材料等領域。然而，大多數3D打印技術只能使用單一材料打印部件，無法進行內聚控制。而大部分天然結構（如肌腱或骨頭），都是由不同種類的材料組成的。

功能梯度材料（FGM）作為替代材料，對高基材的性能提高很有幫助。因此，針對FGM的3D打印技術在材料科學中的作用越來越顯著。

紅外光譜展示了實際打印過程中的兩階段固化情況。

phys.org網站5月21日報道，《科學進展》等雜誌發文稱，來自中國和加拿大等國家的跨學科團隊開發了一種3D灰度光數字打印技術（g-DLP）。研究人員利用灰度光模式和兩階段固化油墨製得了高分辨率的FGM。

為了驗證方法的可行性，研究人員還利用g-DLP技術製造了複雜的二維和三維網格和負泊松比超材料等樣品。

**g-DLP打印複合材料在有序SMP器件和4D打印中的應用（左）。**梯度材料通過擴散輔助方式加密（右）。

雖然研究人員也可以利用PolyJet技術同時在打印設備上沉積不同的材料。但該方法存在設備成本過高、對樹脂材料的要求較嚴、打印分辨率較低等明顯缺陷。其他打印方法，如熔絲積層技術和直寫成型技術等，打印速度過慢，也未再深入研究。

在最近的一項技術中，研究人員開發了CLIP技術，該技術實現了真正意義上的突破，也為新技術提供了借鑑。在新方法中，研究人員Kuang等開發了新的兩階段固化混合油墨以及配套的g-DLP 3D打印技術。

混合油墨中主要包含雙酚A乙氧基丙烯酸酯（BPADA）、甲基丙烯酸縮水甘油醚（GMA）、二胺交聯劑、丙烯酸正丁酯（BA）、光引發劑和光吸收劑等。樹脂材料可以通過調整單色光強度來逐層固化，與CLIP技術類似。

Kuang等證實，g-DLP 3D打印技術對光強有非線性依賴性，並建立了反應動力學模型對其時間依賴性進行了檢驗。此外，研究人員還對光吸收劑-分辨率關係、光固化過程中的化學結構演變和材料力學性能等進行了研究。Kuang等使用有限元建模（FEM）預測了材料結構的梯度特性和形變率。實驗結果與單點彎曲行為的模擬結果吻合良好。

下一階段，研究人員計劃對g-DLP 3D打印技術進行優化，以進一步擴展其應用範圍。例如直接製造出二維/三維晶格、超材料、特殊防偽碼等。

來源：《科學進展》、《自然·生物技術》、《自然》

期刊編號：2375-2548, 0028-0836, 1087-0156

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https://phys.org/news/2019-05-d-grayscale-digital-g-dlp-highly.html

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