水凝膠材料是一種親水網絡的聚合物，其中含有大量水分。水凝膠更多應用在需要承受大的變形的環境中。制造水凝膠產品的常用技術為模塑和鑄造，然而這些技術難以制造具有復雜幾何形狀的水凝膠產品。

     材料科學家們一直在探索水凝膠的3D打印工藝，以便解決目前水凝膠產品制造時存在的不足，但實現高分辨率的水凝膠3D打印是具有難度的。新加坡科技與設計大學（SUTD）和耶路撒冷希伯來大學（HUJI）的研究團隊在這方面取得了一些進展。

拉伸性與實現高分辨率3D打印
    新加坡科技與設計大學和耶路撒冷希伯來大學的研究團隊開發了一種適合用基于UV 光固化工藝的DLP 3D打印技術進行制造的水凝膠材料, 在軟體機器人制造、透明觸摸面板制造，柔性電子設備和醫療器械制造中具有應用潛力。

      研究團隊自行開發的高效水溶性TPO納米顆粒作為光引發劑與基于丙烯酰胺-PEGDA（AP）的水凝膠前體混合來制備水凝膠溶液。 TPO納米粒子使AP水凝膠可UV固化，可作為DLP 3D打印技術的打印材料，制造具有高分辨率和高保真度（高達7μm）的復雜水凝膠3D結構。例如，制造醫療產品和柔性電子器件。

這款水凝膠材料還由一個顯著的特點為良好的可拉伸性，研究團隊表示，3D打印水凝膠樣品可以拉伸超過1300％。

       研究團隊還表示，這種水凝膠材料可以與商業3D打印彈性體形成強大的界面粘合，直接用于水凝膠 – 彈性體混合結構的3D打印。該技術的應用方向包括制造柔性電子板，其上印有彈性體基質的導電水凝膠電路。論文“Highly stretchable hydrogels for UV curing based high-resolution multimaterial 3D printing”，發表至Journal of Materials Chemistry B 期刊。

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    水凝膠是優良的生物相容性材料, 該材料其中一個重要應用領域是組織工程。水凝膠的高含水量使得這類材料具有模仿自然組織的靈活性。然而，靈活性也帶來了局限性，水凝膠通常強度不夠，容易變形，也很難支持如膝蓋這樣的承重關節，并且由于凝膠的低粘度和膠凝溫度范圍大，這樣的材料難以實現精確的3D打印。

      美國德克薩斯理工大學和德克薩斯農機大學的研究團隊曾在這方面進行過研究。研究人員通過添加海藻酸鈉將超硬瓊脂雙網絡水凝膠進行精確地打印。海藻酸鈉不僅增加打印材料的粘度，同時也提高了其流變特性以及對加工精度的控制。

材料中添加的海藻酸鈉使水凝膠材料更據靈活性和強度，使得3D打印水凝膠可以達到類似于人體自然組織的生物材料性能，可用于替代那些遭受運動損傷或其他外傷的承重部位如膝蓋軟骨，減少關節置換的需要。

來源 ：3d打印網

編輯：董強