想象一下在2025年,把激光3D打印技术拿来给热固性材料的制造过程降降温,我们可以用比传统方法快得多的速度造出自支撑的电子设备。热固性材料像环氧树脂和硅橡胶,虽然耐用耐热且绝缘性能好,但在变成永久硬化的结构之前必须得有支撑物托着,这事儿在传统3D打印里实在是太难办。这次厦门大学、加州大学伯克利分校和其他机构的研究人员提出了一种新招儿,把叫做直接墨水书写的3D打印方法和激光辅助固化结合到了一起。这篇发表在国际顶尖期刊Nature Electronics上的论文告诉我们,他们找到了一种不用辅助结构就能打印独立热固性设备的好办法。 论文的共同作者吴德志告诉Tech Xplore,热固性材料在工程和基础设施上应用广泛,可它们的3D打印却因为固化时间长、需要复杂支撑而变得很难。不过呢,实验室里的那一套激光制造工具能直接去打印热固性墨水材料,让墨水瞬间固化。 这种新方法有几个很大的好处。首先就是把生产时间从几小时缩短到了几秒,太迅速了。其次是能直接打出自立的3D结构,不用再另外去找支撑物。还有就是可以在打印的同时对机械和电气性能进行现场调整,这对于专门给某个应用做系统特别有帮助。林立伟说这种不用支撑物的设计省去了很多后处理步骤,能高效造出复杂的形状。 更酷的是还能调节结构属性。比如说通过喷嘴尖端聚焦的1064纳米激光光热效应来局部固化墨水,我们就能在打印过程中改变局部的机械刚度或者电导率。比如你想做个舒适的可穿戴设备或者关节灵活的机器人时就需要这样做。 为了展示这种方法有多强,研究人员用它造出了可拉伸电子元件、软传感器还有3D磁性机器人。吴德志解释说这种办法分辨率高、适应性强,能给多种热固性墨水生产高分辨率自立结构。 未来他们打算建立一个稳固的平台来造柔性多功能设备,还会扩展墨水种类和参数设置以方便工业应用。 这个故事的背后还有个细节值得注意:这篇文章由英格丽德·法德利撰写、萨迪·哈利编辑、罗伯特·伊根进行事实核查和审阅。 如果你对这个故事感兴趣并愿意支持我们的科学新闻报道请考虑捐赠(尤其是每月捐赠)。更多详情请参考Qibin Zhuang等人发表在《自然电子学》2025年上的论文《激光辅助直接三维打印自支撑热固性设备》,DOI号为10.1038/s41928-025-01491-2。