基于數(shù)字光處理的3D打印技術(shù)通過數(shù)字化紫外光輻射引發(fā)液態(tài)光敏樹脂局部光聚合形成固態(tài)三維結(jié)構(gòu)姿勢，是制造高精度復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的理想技術(shù)相互融合。利用該技術(shù)可對(duì)各種光敏水凝膠和高分子材料進(jìn)行快速三維成型。但是綠色化，對(duì)于采用基于數(shù)字光處理多材料3D打印水凝膠-高分子復(fù)合結(jié)構(gòu)而言不同需求，如何在打印過程中快速形成水凝膠與高分子材料間的共價(jià)鍵合仍然是一個(gè)難題。

針對(duì)上述問題建設應用，南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系教授葛锜研究團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)教授曲紹興研究團(tuán)隊(duì)合作在《Science Advances》發(fā)表雜志封面文章支撐作用，通過數(shù)字光處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)水凝膠-高分子復(fù)合結(jié)構(gòu)的多材料3D打印，用于多功能柔性結(jié)構(gòu)與器件的快速一體化成型動力。該成果題為“3D printing of highly stretchable hydrogel with diverse UV curable polymers"同時。

聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)出一種簡單而通用的水凝膠-高分子多材料3D打印方法，可使得高拉伸-高含水量丙烯酰胺水凝膠在數(shù)字光處理3D打印過程能與不同光敏樹脂形成強(qiáng)韌的界面結(jié)合力效高性。該方法巧妙地利用了改性水溶性光引發(fā)劑-2,4,6二苯基氧化膦（TPO）在引發(fā)丙烯酰胺水凝膠光聚合反應(yīng)時(shí)的不全性模式，使其能與包括彈性體、剛性聚合物提升、ABS類樹脂高品質、形狀記憶高分子在內(nèi)的不同（甲基）丙烯酸酯類樹脂形成共價(jià)界面，因此具有普適性支撐能力。

如圖1所示資源優勢，利用葛锜團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的數(shù)字光處理技術(shù)多材料3D打印系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)水凝膠-高分子高精度多材料復(fù)雜混合三維結(jié)構(gòu)的快速一體化成型大數據。通過三個(gè)應(yīng)用案例長效機製，論文論證所提出的新方法可以極大地豐富水凝膠-高分子結(jié)構(gòu)與器件的設(shè)計(jì)自由度講實踐，并實(shí)現(xiàn)其功能和性能的進(jìn)一步提升數字技術。

圖1. 多材料3D打印水凝膠與其他高分子材料的復(fù)合三維結(jié)構(gòu)。

如圖2所示市場開拓，通過多材料3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水凝膠三維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的快速一體化成型措施。通過剛度增強(qiáng)微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將水凝膠復(fù)合材料拉伸模量提高約30倍要落實好，壓縮模量提高高達(dá)700多倍緊密相關。此外，通過調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)局部尺寸先進技術，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠復(fù)合材料局部剛度的調(diào)控培訓。

圖2. 多材料3D打印水凝膠復(fù)合材料三維結(jié)構(gòu)。

如圖3所示宣講手段，通過多材料3D打印技術(shù)制備的具有藥物緩釋功能的水凝膠-形狀記憶高分子（SMP）心血管支架重要工具。所采用的形狀記憶高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為30℃積極拓展新的領域，在體溫37℃環(huán)境下會(huì)自動(dòng)展開撐開硬化、狹窄的心血管更優質。而在心血管支架上通過3D打印嵌入的水凝膠材料則賦予其藥物緩釋功能競爭力所在。實(shí)驗(yàn)表明，負(fù)載藥物的水凝膠在經(jīng)過2分鐘領域、30分鐘和1小時(shí)后溝通機製，藥物釋放量分別為3%、16%和30%註入新的動力，在24小時(shí)后可釋放領先水平。

圖3. 3D打印的具有藥物緩釋功能的形狀記憶心血管支架。

如圖4所示雙重提升，通過多材料3D打印離子導(dǎo)電水凝膠與光敏彈性體可以直接通過3D打印將應(yīng)變傳感功能賦予軟體驅(qū)動(dòng)器橋梁作用，實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)-傳感快速一體化成型。

圖4. 3D打印的具有應(yīng)力傳感功能的軟體驅(qū)動(dòng)器求索。

摩方精密與質(zhì)多三維聯(lián)合推出全新多材料4D打印解決方案——microArch® M150讓人糾結，支持硬樹脂、彈性體穩定發展、水凝膠基石之一、形狀記憶高分子、導(dǎo)電彈性體等多功能材料及其組合結(jié)構(gòu)一體化成型增持能力。

離心式多材料切換技術(shù)：離心轉(zhuǎn)速最高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分鐘共同努力，60秒內(nèi)快速完成多材料動(dòng)態(tài)切換，單次打印支持高達(dá)2,500次的材料轉(zhuǎn)換;

配套多材料切片軟件：自主研發(fā)多材料模型切片系統(tǒng)追求卓越，支持多種材料在空間任意分布的多材料模型切片逐漸完善，切片處理速度高達(dá)500張/分鐘；

支持各類高性能的4D打印功能材料：適配粘度范圍5~5,000 cps的多元化4D打印材料體系合理需求；

多材料多功能耦合結(jié)構(gòu)一體成型：實(shí)現(xiàn)高復(fù)雜度是目前主流、高精度、多功能的多材料耦合結(jié)構(gòu)一體化成型高質量，支持同時(shí)打印1-3種材料充分發揮，實(shí)現(xiàn)層內(nèi)/層間多材料切換，且多材料層內(nèi)過渡區(qū)尺寸＜100微米管理。