據(jù)《3D打印商情》了解，在最近發(fā)表的論文《具有電容邊緣效應(yīng)的水凝膠3D打印》中，作者王繼坤、盧同慶、孟陽、孫丹奇、夏玉坤、王鐵軍進(jìn)一步探討了水凝膠制造技術(shù)的應(yīng)用，并提出了克服當(dāng)前困難的新辦法。
水凝膠往往是生物3D打印的核心，雖然這些結(jié)構(gòu)也用于許多其他應(yīng)用，如制造尿布、隱形眼鏡和藥物輸送，但醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更受益于它們?cè)诮M織工程中的持續(xù)使用。水凝膠分為許多不同的類別，如功能性、響應(yīng)性、雙網(wǎng)絡(luò)、堅(jiān)韌，以及軟傳感器、執(zhí)行器和離子設(shè)備中包含的那些。
作者在論文中非常清楚地說明了這個(gè)問題：隨著水凝膠技術(shù)的進(jìn)步，用于創(chuàng)造它們的技術(shù)也應(yīng)該更先進(jìn)。在這項(xiàng)研究中，他們?cè)敿?xì)介紹了一種利用電容器邊緣效應(yīng)(PLEEC)對(duì)液體進(jìn)行圖案化的新方法，提供了一種他們希望應(yīng)用于創(chuàng)建全面水凝膠3D打印系統(tǒng)的方法。他們?cè)敿?xì)介紹了以下幾個(gè)方面的快速原型制作技術(shù)：
1、水凝膠支架；
2、溫敏水凝膠復(fù)合材料；
3、離子高完整性水凝膠顯示裝置。
PLEEC的原理：非對(duì)稱電容器由介電層隔開。
在使用電容邊緣效應(yīng)（PLEEC）時(shí)，可以產(chǎn)生具有許多不同性質(zhì)的水凝膠，并且還可以通過各種機(jī)制和材料進(jìn)行交聯(lián)。
“電容器的不對(duì)稱設(shè)計(jì)使得構(gòu)建真實(shí)的3D物體成為可能，而不僅僅是在兩個(gè)電極內(nèi)部的2D圖案?！毖芯咳藛T表示，“我們建立了基于新方法的3D打印系統(tǒng)，并打印展示了一系列水凝膠結(jié)構(gòu)，包括水凝膠支架，水凝膠復(fù)合材料和水凝膠離子器件。”
基本上，電容器存儲(chǔ)電荷。在此，作者研究并比較了對(duì)稱和非對(duì)稱電容器——最終目標(biāo)是在開放空間中產(chǎn)生“捕獲和控制液體”的不對(duì)稱形式。他們的水凝膠3D打印系統(tǒng)由七部分組成：
1.機(jī)械模塊；
2.PLEEC面板；
3.加液單元；
4.固化平臺(tái)；
5.固化裝置；
6.電源；
7.控制模塊。
研究人員使用Arduino Mega 2560 R3來控制系統(tǒng)，由Leadshine DM542控制的三個(gè)42步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)三個(gè)滑軌。它們還使用高壓電源（Trek 610E），以1千赫的3000 V電壓供電。
聚合可以通過熱固化、紫外光固化或離子交換固化來實(shí)現(xiàn)，并且水凝膠易于圖案化成不同的復(fù)合材料。研究人員表示，這種固化方法可以實(shí)現(xiàn)“出色的完整性和粘合性”。
采用PLEEC的水凝膠3D打印系統(tǒng)。
“如果使用具有較高介電常數(shù)的介電層，或者將設(shè)備浸入具有較高電擊穿強(qiáng)度的環(huán)境中，我們的打印技術(shù)的精度可以進(jìn)一步提高?！毖芯咳藛T總結(jié)道，“如果使用更先進(jìn)的技術(shù)制造更薄的層，激活電壓也可以顯著降低。如果像素尺寸進(jìn)一步縮小到微米級(jí)或更小，這種打印技術(shù)有很大的潛力來打印非常復(fù)雜和精確的水凝膠結(jié)構(gòu)，如人造組織、軟超材料、軟電子和軟機(jī)器人。
3D打印水凝膠在許多研究實(shí)驗(yàn)室中很受歡迎，這使生物3D打印技術(shù)繼續(xù)刷新高度。目前，水凝膠可用于廣泛的應(yīng)用。
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