供稿人:李晓 连芩 发布日期：2018-05-30
已有的3D打印成形后都是固体，近日，劳伦斯伯克利国家实验室开发了一项新技术，利用3D打印构建了一种纯液体的三维结构，打印的材料竟是再普通不过的水。该项研究成果已刊登在近期的《advanced materials》期刊上。
图1 在硅油中打印水线（a.打印原理示意；b.水-油界面；c.6.8cm长的水螺旋线，水线直径100μm；d.打印后0、10、60、120min的结构图）
该技术将硅油（PDMS-NH2）作为打印介质，将针头浸入硅油中，挤出水形成水线构造特定的三维水线结构。该技术看似简单，但普通的水在硅油中会断开并聚集，根本无法形成特定结构，而该项技术的关键在于，在水中添加了带有官能团的纳米粒子（carboxylic acid-functionalized nanoparticles），这种纳米粒子可以与硅油在水-油界面结合，形成一个稳定的表面活性剂层，锁住液体结构。有了这种稳定性就可以将水打印成特殊的结构。
研究人员将水线打印成螺旋结构、分支结构，水线的直径可以在10-1000μm，长度可以达到数米，并且该结构的稳定性可以保持数个月之久，将整体结构倾斜并还原之后，水线结构依然保持完整。除此之外，研究人员在水线中注入如NaCL、NaOH等其他物质，研究了它们在水线中的扩散、聚集等现象。
图2 全液体系统（a.不同直径的水线；b.40cm长的水螺旋线；c. S形结构；d.分叉结构；e.一个气泡从螺旋中穿过；f. 2厘米长的水螺旋；g.高度分支的结构）
研究人员表示，这种全液体系统（all-liquid systems）是一类新的自适应可重构系统，全液体的结构使其对于内部及外部环境变化具有独特的相应特征。未来该技术可应用于细胞封装、化学合成反应器以及液体电路等方面。