記者從廈門大學獲悉，日前，該校薩本棟微米納米科學技術研究院吳德志教授團隊在3D打印技術領域取得突破性進展——首創(chuàng)“激光原位誘導直寫打印”技術，將熱固性材料三維柔性器件的固化時間從傳統(tǒng)的48小時壓縮至0.25秒，一舉攻克該領域成型慢、步驟繁、性能難調(diào)控的核心痛點。

相關研究成果日前登頂國際頂級期刊《Nature Electronics》（《自然-電子學》），將為柔性電子、軟體機器人、器官芯片與生物支架等亟需三維復雜結構增材制造與多功能集成的領域開創(chuàng)全新范式。

據(jù)介紹，熱固性材料（如聚二甲基硅氧烷）憑借優(yōu)異的柔韌性、化學穩(wěn)定性與生物相容性，成為柔性電子、生物醫(yī)學等領域的關鍵材料。但長期以來，傳統(tǒng)模板法與現(xiàn)有3D打印技術在制備這類器件時，始終面臨固化周期長、需額外支撐結構、后處理煩瑣且性能無法在線調(diào)控的難題。即便是現(xiàn)有的外場輔助打印技術，在固化效率與材料兼容性上也存在局限。

針對這些行業(yè)瓶頸，團隊創(chuàng)新提出激光與3D打印射流耦合的技術路徑：通過激光原位照射微尺度射流產(chǎn)生局部光熱效應，可迅速將材料溫度提升至150~300℃，誘導熱固性墨水瞬間交聯(lián)固化，速度較傳統(tǒng)方法大大加快。更關鍵的是，該技術無需支撐材料即可打印大傾角、水平懸垂、空間曲線等復雜三維結構，結構分辨率達50微米，三維立體結構的長徑比（即結構長度與最小截面直徑的比值）可達50，能穩(wěn)定支撐大跨度、細長型復雜形態(tài)的打印需求。此外，該技術還能通過實時調(diào)控工藝參數(shù)，實現(xiàn)10至20倍機械性能、電學性能的無級編程。

目前，團隊已借助該技術制備出剛度梯度可拉伸電子器件、高靈敏度柔性壓力傳感器、高性能三維磁驅(qū)動軟體機器人等產(chǎn)品，可廣泛應用于智能穿戴、人體運動監(jiān)測、精密驅(qū)動等場景。據(jù)了解，該技術對熱固性材料具有廣泛兼容性、可拓展性與多材料集成特性，在多種硅橡膠材料與環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、聚氨酯和聚酰亞胺等材料上得以驗證，這更讓該技術具備極強的產(chǎn)業(yè)化潛力，有望推動柔性電子、智能軟體機器人等領域的3D打印產(chǎn)業(yè)化進程。

該研究工作得到國家自然科學基金和廈門市科技計劃的資助支持。（來源：福建日報 記者 李珂）