12 月 30 日消息，根據 SciTechDaily 今日的報道，普林斯頓大學的工程師開發(fā)出一項創(chuàng)新性 3D 打印技術，可生產兼具可定制彈性、柔韌性和成本效益的軟塑料材料，并且這些材料還能被回收再利用—— 這是市場上現有產品難以兼顧的特性。

最新研究發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊上。團隊使用了一種常見的聚合物材料 —— 熱塑性彈性體（thermoplastic elastomers）設計出具有可調節(jié)硬度的 3D 打印結構。通過控制打印路徑，工程師能夠讓塑料在某些方向上保持堅硬，同時在其他方向上靈活彎曲。

該技術的應用前景廣泛，包括軟性機器人、醫(yī)療設備、假肢、高性能鞋底和輕量化頭盔等領域。

這種材料的獨特性能來自其微觀結構。研究人員采用嵌段共聚物，其中直徑僅 5-7 納米的剛性圓柱體嵌入柔性基質內，并利用 3D 打印對這些納米結構進行定向排列，從而制造出方向性性能各異的材料。設計師可以通過調整結構排列，在同一件物品的不同區(qū)域實現硬度和柔韌性的靈活組合。

研究負責人戴維森指出：“這種納米結構的可控性讓我們能夠精準調整材料性能，為產品設計提供了更高自由度。”

團隊選擇了一種熱塑性彈性體，這種材料可加熱熔化成型，冷卻后則變得堅韌且有彈性。利用其特殊的分子排列特性，研究人員成功創(chuàng)造出剛柔兼?zhèn)涞膹秃喜牧希⑼ㄟ^打印速度和受控擠壓進一步優(yōu)化性能。

新技術不僅降低了生產成本，其每克僅約 1 美分（備注：當前約 0.073 元人民幣），還能重復使用并自修復，相較于傳統(tǒng)每克 2.5 美元（當前約 18.3 元人民幣）以上且需要復雜工藝的材料，具有顯著優(yōu)勢。此外，該技術還可輕松添加功能性成分，例如讓塑料在紫外線照射后發(fā)光或形成復雜的結構設計。

研究團隊計劃進一步開發(fā)與可穿戴電子設備和生物醫(yī)學設備兼容的新材料，推動該技術在未來制造業(yè)中的廣泛應用。