使用新系统创建的微小3D打印链

尽管3D打印技术发展迅猛，但其应用始终受限于单材料成型的固有缺陷。如今，一项突破性技术成功破解了这一瓶颈——研究人员开发出新型智能树脂系统，仅需单一打印材料即可根据需要定向转化为两种不同的固体物质。

当提及3D打印技术时，多数人首先想到的是熔融沉积成型（FDM）工艺。简而言之，FDM打印机通过喷嘴在打印平台上往复移动，逐层堆积熔融热塑性材料丝来制造物体。

但当打印速度与精细度成为关键需求时，业界往往会转而采用光固化成型（VP）工艺。该技术通过透明槽壁投射精准光图案至光敏树脂液槽中，特定区域的树脂在光照下发生聚合反应形成固态材料层。最终成型件从树脂槽中升起，未固化的液态树脂则保留在槽内继续使用。

当使用VP打印具有复杂特征（如悬垂和拱门）的对象时，通常会添加结构支撑，以防止这些特征在构建过程中下垂。打印作业完成后，必须手动从成品中切割出这些支撑。这可能是一个相当繁琐的过程，其中物品可能会意外损坏。

而这项实验性的新型光固化系统，正是为解决这些痛点应运而生。

它由加州大学圣塔芭芭拉分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家开发，采用主要由环氧树脂和丙烯酸酯单体制成的树脂。它还利用了一台同时发射紫外线和可见光光束的打印机。也就是说，通过将打印机内的微镜独立倾斜到不同的角度，两束光可以分别定向到每个打印层内不同的像素宽位置。

当树脂接触紫外光时，环氧树脂单体固化形成物体的永久结构；而暴露在可见光下的区域，丙烯酸酯单体则硬化构成支撑结构。最关键的是，当成型件浸入氢氧化钠（即碱液）溶液后，这些支撑结构——且仅有支撑结构——会在15分钟内完全溶解。

研究人员已成功运用该技术打印出多种复杂结构，包括棋盘格图案、十字架、链条、笼中球以及双球螺旋结构。未来，这项技术有望应用于更具实用价值的领域，如组织工程支架、关节结构及铰链装置的制造。

“光固化成型技术虽以高速、高精度著称，但打印完成后最令人头疼的环节莫过于手工拆除那些精密互锁和悬垂结构的支撑部件，”该研究的共同负责人、劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Maxim Shusteff与Sijia Huang表示，“我们非常兴奋能通过简单的化学方法解决这一难题。”

相关研究成果已发表于《ACS中心科学》期刊。