研究发现了新的3D打印凝胶和其他软材料

研究发现了新的3D打印凝胶和其他软材料

软材料在生物医用、电子皮肤、柔性机器人等现代科技领域中具有潜在的应用价值，因此软材料被广泛关注。

水凝胶作为软材料的一种，由水分子和聚合物网络组成，是以水为分散介质的凝胶。具有高含水量、化学生物分子透过性、生物相容性以及可生物降解性等优点。该亲水材料对人体组织无刺激，因此在日常生活中得到广泛应用，如果冻（明胶）、婴儿尿不湿、隐形眼镜等。

标准的3D打印机通过创建材料薄片(通常是塑料或橡胶)并逐层构建它们(例如千层面)，直到创建整个对象来制造实体结构。

通常，现代3D凝胶打印机已使用紫外线或可见激光来启动凝胶支架的形成。但是，科尔马科夫和他的同事们将注意力集中在使用电子束或X射线制造凝胶的另一种3D打印技术上。这些光束可以更紧密地聚焦，因为这些类型的辐射比紫外线和可见光具有更高的能量或更短的波长，因此可以产生具有更精细结构细节的凝胶。这些细节正是组织工程以及许多其他医学和生物学应用所需的。电子和X射线提供了第二个优势：它们不需要特殊的分子集即可引发凝胶的形成。

弹性体泛指在除去外力后能恢复原状的材料，目前弹性体更扩展为具有弹性的聚合物的总称。弹性体具有优异的机械性能，并且在各种环境下表现出稳定的性质。作为疏水性材料，弹性体通常配合多种材料形成亲疏水复合结构发挥作用。

水凝胶与弹性体具有优势互补的特点，因此，设计一种同时具有水凝胶与弹性体优势的复合材料将极大的拓宽其应用领域。

实现水凝胶和弹性体两种材料的*粘接，需要满足两个条件：一是两者之间以共价键连接；二是水凝胶材料足够坚韧。“这样水凝胶/弹性体复合结构才能达到较高的粘接能，实现强有力的粘接。”

用这种方法制成的一些将来的结构可能包括用于监视大脑活动的柔性可注射电极，用于病毒检测的生物传感器，柔软的微型机器人以及可以模拟并与活细胞相互作用并为其生长提供培养基的结构。

近年来，一系列的水凝胶/弹性体复合物通过界面结合的方式连接在一起，但存在界面结合力弱，质地不均一等缺点。通过简单的制备方法得到一种均质的水凝胶/弹性体复合材料仍然是一大挑战。

但是目前，这种紧密聚焦的短波辐射的来源(扫描电子显微镜和X射线显微镜)只能在真空中运行。这是一个问题，因为在真空中每个腔室中的液体都会蒸发而不是形成凝胶。