学者Donghwan Ji使用PNIPAM 3D打印墨水

某些物品的3D打印很快就会变得更快、更简单、更环保。这是因为科学家们开发出了一种新型3D打印墨水，这种墨水很容易以液体形式挤出，但一接触盐水溶液就会凝固。

提到3D打印，大多数人都会想到一种常用的技术，即熔融沉积建模（FDM）。这种方法是将熔融聚合物从喷嘴中挤出，当聚合物冷却成固态时，在连续沉积层中构建物体。

另一种被称为直接墨水书写（DIW）的技术，也是将东西从喷嘴中挤出。不过，在这种情况下，这种东西是一种凝胶状聚合物“墨水”，通过化学反应转变为固体。与FDM相比，DIW更具成本效益和能源效率，而且可以用更多的聚合物制造物体。

然而，这种技术的一个缺点在于，通常需要使用有毒的化学催化剂和交联剂来引发并促进液态到固态的转变。这些化学物质不仅可能对人类和环境造成危害，而且是在印刷步骤中添加的，增加了生产过程的持续时间和复杂性。

由加州大学圣迭戈分校的Jinhye Bae教授及其同事开发出一种新型墨水，它采用了一种名为聚（N-异丙基丙烯酰胺）的液态聚合物溶液，简称PNIPAM。功能材料，如碳纳米管或石墨烯薄片，可以混合到液体中。

由于PNIPAM起初比较稀，因此只需很小的力就能轻松地从针头中挤出。当油墨被挤入氯化钙盐水溶液中时，盐离子会立即将水分子从油墨中吸走，这种现象被称为“盐析”。留在油墨中的疏水（拒水）聚合物链会聚集在一起，使油墨立即变成固体。任何添加的功能材料也会被锁在其中。

与传统的DIW打印不同，PNIPAM方法没有使用任何有毒化学品，而且可以在室温下进行。此外，如果需要，打印出的固态物体还可以在随后转化为可用的液态PNIPAM。这项技术已经被用来打印一块为灯泡供电的电路板。

有关这项研究的论文最近发表在《自然-通讯》杂志上，韩国汉阳大学的科学家也参与了这项研究。