AM易道导语
一项有趣的研究成果在《Advanced Functional Materials》发表。
普林斯顿大学Davidson团队的新突破：
他们用不到一块钱的材料，创造出了一种能够随心所欲变换强度的新型智能材料。
这种材料不仅能实现强度的85倍跨度调节，更可以像变色龙一样随时改变性能，甚至具备自愈能力。
更令人惊叹的是，这项技术采用的原料价格仅为0.01美元/克，却能通过精妙的3D打印工艺实现堪比高端工程材料的性能。
这一突破不仅打破了软材料领域的性能瓶颈，更为可穿戴设备、医疗器械等前沿领域带来了新的解决方案。
让我们深入了解这项研究的核心发现。
研究团队通过高温直写（HOT-DIW）3D打印技术，实现了对TPE纳米结构的精确调控。
正如图1所示，整个过程涉及多个关键要素：
先看看加热体积挤出机系统的温度控制（图1a），这直接影响材料的流变性能；其次是SEBS（苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物）的分子链结构设计（图1b），这决定了材料的微相分离行为；最后是打印和热处理过程中材料结构的演变（图1c），这是实现性能调控的关键。
研究人员通过精确控制这些参数，成功制备出具有可控各向异性的样品，在平行和垂直方向表现出截然不同的力学性能（图1d）。
更令人兴奋的是，通过巧妙设计打印路径，研究者还实现了局部应力应变响应的精确调控（图1e）。
在160℃的喷嘴温度下，材料经过喷嘴内的剪切流和拉伸流作用，形成初始取向结构；随后材料被沉积到85℃的控温基板上，通过调节打印头移动速度和材料挤出速度的比值（拉伸比DR）来进一步调控材料取向。最后，在150℃下进行退火处理（单层10分钟，多层1小时），在氮气保护环境中优化材料的纳米结构和界面性能。整个工艺过程通过精确控制剪切率（0.00289-2.89 mm³/s）和打印速度（0.0075-18 mm/s），实现了对材料结构和性能的精准调控，最终获得具有高度可控各向异性的功能性软材料结构。
这项研究的另一重要亮点是材料的可持续性。
如图7所示，即使在经历超过屈服点的变形后，通过简单的热处理就能恢复材料的机械各向异性（图7a）。
更令人惊喜的是，材料具有优异的自修复能力（图7b）和可重复加工性（图7c）。
这种特性不仅降低了产品的维护成本，也为材料的循环利用提供了可能。
AM易道认为，这种可持续性特征在当前强调环保和循环经济的背景下具有特殊意义。
相比传统的化学交联弹性体，这种热塑性弹性体的可重复加工特性为降低材料废弃物提供了有效解决方案。
这项研究还是非常值得收藏的：其不仅展示了3D打印在材料结构调控方面的独特优势，更为柔性电子、可穿戴设备等新兴领域提供了材料解决方案。
通过将商用TPE材料、创新打印工艺和简单后处理相结合，研究团队开创了一条兼具性能和成本优势的技术路线。
这可能预示着可重构软材料即将迎来产业化的希望。
未来，随着应用场景的不断拓展，这项技术有望在医疗器械、柔性电子、智能织物等领域催生新的商业机遇。
这是一个令人振奋的开始，但也仅仅是一个开始。
如何进一步优化工艺参数，如何扩大可用材料范围，如何实现更复杂的功能集成，这些都是值得整个行业持续探索的方向。
AM易道将持续关注！
1. https://doi.org/10.1002/adfm.202411812
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