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原位雙重加熱（ISDH）打印熱固性材料示意圖　 中國科大供圖

中新網合肥2月3日電 (記者 吳蘭)記者3日從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院機器人與智能裝備所副教授李木軍、近代力學系特任教授王柳與南加州大學教授Yong Chen合作，成功實現了對具有多種流變性質和功能特性的熱固性材料的墨水直寫(DIW)打印。

相關研究成果日前發表于《自然-通訊》(Nature Communications)。

熱固性材料在交聯后形成三維空間網絡結構，具有非常優異的力學性能和穩定性。近年來，熱固性材料在軟體機器人和柔性電子等領域扮演著愈發重要的角色。新型軟體機器人對復雜結構與功能性提出了更高的需求，面向其開發一種簡單、普適、廉價的熱固性材料制造方法具有重要的意義。然而，熱固性材料的3D打印仍然存在諸多限制，如固化原理、材料的流變性和成型效率等。

此次工作中，研究人員提出通過鄰接層快速加熱和焦耳加熱器加熱的雙重加熱方式，使得代表性的熱固性材料Sylgard184最快可以在2s內固化，從而成功實現了未經改性的低粘度Sylgard184的直接3D打印，打印結構與模具鑄造結構的力學性能類似。通過采用不同直徑的噴頭，該方法的尺寸可擴展性得到了驗證，實現了120毫米的最大打印高度和50微米的分辨率。

該工作還展示了原位雙重加熱(ISDH)打印豐富的功能性。通過與“拾取-貼裝”工藝結合，ISDH打印還可以制造柔性電子設備。這些結果表明，ISDH打印在新興的軟體機器人、柔性電子等領域有著廣闊的應用空間。