來自能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的科學(xué)家開發(fā)出一種印刷完全由液體組成的三維結(jié)構(gòu)的方法。他們使用改良的3-D打印機(jī)，將水線注入硅油 - 由另一種液體中的一種液體制成的雕刻管。

他們設(shè)想他們的全液體材料可用于構(gòu)建液體電子設(shè)備，為柔性，可拉伸設(shè)備提供動力。科學(xué)家們還預(yù)見到化學(xué)調(diào)節(jié)管子并使分子流過它們，從而產(chǎn)生了分離分子或精確地將納米級構(gòu)建塊傳遞給構(gòu)造不足的化合物的新方法。

研究人員已經(jīng)印制了直徑在10微米到1毫米之間的水線，以及長達(dá)幾米的各種螺旋形和分支形狀。更重要的是，材料可以與周圍環(huán)境相適應(yīng)并反復(fù)改變形狀。

“這是一種可以自我重組的新型材料，它有可能被定制到液體反應(yīng)容器中，用于從化學(xué)合成到離子轉(zhuǎn)移到催化的多種用途，”伯克利實驗室材料的訪問學(xué)者科學(xué)家Tom Russell說?？茖W(xué)部。他與材料科學(xué)部門的博士后研究員Joe Forth以及伯克利實驗室和其他幾家機(jī)構(gòu)的其他科學(xué)家合作開發(fā)了這種材料。他們報告了他們的研究3月24日在雜志先進(jìn)材料。

這些材料起源于兩個方面：學(xué)習(xí)如何在另一種液體中制造液體管，然后自動化該過程。

第一步，科學(xué)家開發(fā)出一種方法，用特殊的納米顆粒衍生的表面活性劑將水管套在水中，將水鎖定到位。表面活性劑，基本上是肥皂，防止管破裂成液滴。他們的表面活性劑在工作上非常出色，科學(xué)家稱它為納米粒子超級發(fā)光體。

通過將金納米顆粒分散到水中并將聚合物配體分散到油中來實現(xiàn)超級膨脹。金納米粒子和聚合物配體想要彼此附著，但它們也希望保留在它們各自的水和油介質(zhì)中。配體是在位于伯克利實驗室的DOE辦公室科學(xué)用戶設(shè)施Molecular Foundry的Brett Helms的幫助下開發(fā)的。

在實踐中，在將水注入油中之后不久，油中的數(shù)十個配體附著到水中的各個納米顆粒，形成納米顆粒超級合金。這些超級玻璃杯像玻璃一樣堵塞在一起并玻璃化，這可以穩(wěn)定油和水之間的界面并將液體結(jié)構(gòu)鎖定在適當(dāng)位置。

“這種穩(wěn)定性意味著我們可以將水拉伸成管狀，它仍然是一個管子。或者我們可以將水形成橢圓體，它仍然是一個橢圓體，”拉塞爾說。“我們使用這些納米粒子超級玻璃來打印持續(xù)數(shù)月的水管。”

接下來是自動化。通過移除用于打印塑料的組件并用注射泵和擠出液體的針替換它們，改進(jìn)了現(xiàn)成的3-D打印機(jī)。然后，他對打印機(jī)進(jìn)行編程，將針插入油基板中，并以預(yù)定的方式注入水。

“我們可以從針頭擠出液體，并將水線放在我們想要的三維空間中，”Forth說。“我們還可以通過外力對材料進(jìn)行平移，這會瞬間破壞超級穩(wěn)定性并改變水線的形狀。結(jié)構(gòu)可無限重新配置。”