盡管3D打印技術已用于生物醫(yī)學、制造業(yè)等領域，但由于大多數(shù)3D打印技術一次只能制造由一種材料制成的部件，限制了其廣泛應用。近日，美國威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員開發(fā)出一種新型3D打印機，能夠使用可見光和紫外光產生的不同投影圖案，實現(xiàn)多材料的3D打印。

這種方法基于不同波長的光來固化相應的原料，從而形成結構的不同部分。這些原料由簡單的化學物質即單體開始，通過聚合形成更長的一系列化學物質，就像塑料一樣。根據(jù)使用的光線不同，最終產物將具有不同的特性，如硬度等。目前大多數(shù)多材料3D打印方法都是使用單獨的材料儲存容器，將不同的材料放置在合適的位置。但該項目研究人員發(fā)現(xiàn)，采用單容器多組分的方法（類似于化學合成的一鍋法one-pot approach），比使用多容器制備多材料更加實用。

研究人員將兩臺投影儀發(fā)出的光線（可見光和紫外光）同時直接照射到一大罐液體原料上，在平臺上逐層固化構建。該研究的難點主要在于優(yōu)化原料的化學成分，首先需要考慮兩種單體在同一個罐中的反應，此外還必須確保單體具有相似的固化時間，以便每一層內的硬質和軟質材料在大約同一時間完成干燥。在確定了原料中丙烯酸酯單體和環(huán)氧單體組分比例后，研究人員目前已經能夠通過設計紫外線或可見光的圖案精確地控制每種單體在3D打印物體內的固化位置。當前，該研究僅完成了硬質材料(環(huán)氧樹脂)與軟質材料（丙烯酸酯）的一步成形，還有很多問題需要進一步完善，研究人員正在探索能夠使用該3D打印方法的其他單體原料組合。研究人員表示，使用化學方法消除工程瓶頸是3D打印行業(yè)未來發(fā)展的方向，化學與工程的相互影響有望推動該領域達到新的高度。該項研究由陸軍研究辦公室和國家科學基金會資助，發(fā)表在日前的《自然通訊》雜志上。