美國密歇根理工大學的機械工程研究人員發明了利用碳奈米管制作3D列印奈米複合聚合物墨水的方法。碳奈米管以其高拉伸強度和輕度聞名，這種革命性的墨水可以取代環氧樹脂。
3D列印也被稱為增材製造，比鑄造更加通用和高效。它可以在複雜的幾何形狀中精確新增一種材料，大大減少多餘的切割。新增低維奈米材料，如碳奈米管、石墨烯、金屬奈米粒子和量子點，可以使3D列印材料適應外部刺激，具有電導率和熱導率、磁性和電化學儲存等特性。
使用塑膠、金屬或其他材料的3D列印並不新鮮。這項研究的不同之處是使用聚合物奈米複合材料（由環氧樹脂、碳奈米管和奈米黏土製成）和不犧牲功能的列印過程。在聚合物奈米複合墨水中，材料型別與形態（尺寸、形狀、結構）的結合就是形式與功能的最終結合。
研究材料、力學和醫學介面的工程師Parisa Pour Shahid Saeed Abadi和研究生Masoud kasrae最近在《增材製造》雜誌發表了一篇文章，探討聚合物墨水的工藝、形態和效能。
作者表示，因為有許多功能，這種材料超越了納米複合墨水的科學範疇，有著廣闊前景。3D列印的一個優勢是幾乎可以完全控制最終產品的形狀。
新奈米材料墨水的導電性使列印的環氧樹脂有可能同時化身為電線——無論是在電路板、飛機機翼，還是在用於引導血管導管的3D列印驅動器上。奈米複合聚合物墨水的另一個有用特性是它的輕度。“與鋼和鋁相比，我們發現相同強度的環氧複合材料可以減少80%的重量。”kasrae說。
此外，在醫療領域、航空航天和電子行業，缺陷和損壞可能帶來大麻煩，奈米複合材料則可以發揮安全功能。“當某樣東西斷裂時，一條微小的裂縫可能從一個微小的缺陷開始，一直髮展到破壞整個結構。”Abadi說，“奈米複合材料可以在這些裂縫中架起橋樑，而不會讓其擴大。這是碳奈米管提高材料機械強度的機制之一。”（晉楠）
來源： 《中國科學報》
