水凝膠是聚合物鏈的親水性網(wǎng)絡(luò)，可以保留大量的水。它們通常用于從軟機(jī)器人到生物打印等各種應(yīng)用，并且已證明可用于其他需要大量變形的應(yīng)用，如透明觸摸面板。然而，水凝膠的應(yīng)用受到其制造方法的限制，傳統(tǒng)上它們依賴于模制和鑄造。這些傳統(tǒng)的制造方法限制了凝膠的幾何復(fù)雜性并導(dǎo)致相對較低的分辨率。3D打印水凝膠有許多最新發(fā)展，但仍有局限性：它們沒有很高的分辨率、幾何復(fù)雜性或可拉伸性。

      但是，這一切將會(huì)得到改變。由新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）數(shù)字化制造與設(shè)計(jì)中心（DMAND）和耶路撒冷希伯來大學(xué)（HUJI）組成的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列高伸縮性和可紫外線固化的水凝膠，可將其拉伸高達(dá)1300％。“我們已經(jīng)開發(fā)出世界上最具可拉伸性的3D打印水凝膠樣品，”來自SUTD科學(xué)與數(shù)學(xué)集團(tuán)的助理教授Qi（Kevin）Ge說，他是該項(xiàng)目的共同領(lǐng)導(dǎo)人之一。 “打印的水凝膠樣品可以拉伸高達(dá)1300％。同時(shí)，這些水凝膠與基于數(shù)字光處理的3D打印技術(shù)的兼容性使我們能夠制造分辨率高達(dá)7μm和復(fù)雜幾何形狀的水凝膠3D結(jié)構(gòu)。“水凝膠已用于需要高3D打印結(jié)構(gòu)分辨率和高幾何復(fù)雜度的物體。他們還表現(xiàn)出高度的生物相容性，這使得它們在生物打印和其他醫(yī)療應(yīng)用方面很有前途。

     “打印的可拉伸水凝膠顯示出優(yōu)異的生物相容性，這使我們能夠直接3D打印生物結(jié)構(gòu)和組織，”Ge繼續(xù)說道。 “這些水凝膠具有很高的光學(xué)清晰度，可以提供3D打印隱形眼鏡的可能性。更重要的是，這些可3D打印水凝膠可以與商業(yè)3D打印彈性體形成強(qiáng)大的界面結(jié)合，這使我們能夠直接3D打印水凝膠-彈性體混合結(jié)構(gòu)，如打印基于彈性體基質(zhì)上的柔性電子板和導(dǎo)電水凝膠電路。“

      該研究發(fā)表在最新一期的“材料化學(xué)雜志”（Journal of Materials Chemistry B）上，并在封面上作了介紹。

   “總體而言，我們相信高度拉伸和紫外線固化水凝膠以及基于UV固化的3D打印技術(shù)將顯著提高生物結(jié)構(gòu)和組織、隱形眼鏡、柔性電子產(chǎn)品和許多其他應(yīng)用的制造能力，”HUJI項(xiàng)目的共同負(fù)責(zé)人Shlomo Magdassi教授說。

     隨著對水凝膠的研究的繼續(xù)，越來越多的應(yīng)用將開放，特別是通過3D打印。無論是生物打印、3D打印電子設(shè)備還是其他，這些令人著迷的物質(zhì)正在進(jìn)入更復(fù)雜的用途。3D打印已被用于醫(yī)療領(lǐng)域，以制造具有復(fù)雜幾何形狀的水凝膠構(gòu)建體，例如血管網(wǎng)絡(luò)、多孔支架、半月板替代物等等，盡管許多研究人員仍然努力打印具有所需高分辨率的構(gòu)建體，但這個(gè)最新發(fā)展是邁向另一個(gè)需要高分辨率和幾何形狀的領(lǐng)域。

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