直径1毫米，能提10公斤！我国科学家制备出“超级橡皮筋” - 资讯中心 - 橡机资讯

你能想象一根橡皮筋能被拉伸到何种惊人的程度吗？浙江大学的科研团队展现了令人惊叹的成果。他们精心设计出一种独特的新型光敏树脂，借助 3D 打印技术，将这种直径仅为 1 毫米的“超级橡皮筋”打造出来。它的神奇之处在于，能够拉伸到自身长度的整整 9 倍，而且还具备强大的力量，能够提起高达 10 公斤的重物。即便承受着高达 94 兆帕的拉力，它依然坚韧不绷断。相关的成果在日前成功发表在了权威的《自然》杂志上。

研究人员对此深感自豪，他们表示，这项研究意义非凡，为 3D 打印技术突破以往材料的局限提供了可能，也为其大规模应用于高性能产品的制造带来了充满希望的曙光。这一成果无疑为未来的科技发展开辟了新的道路，让我们对材料科学和制造技术的前景充满了期待。

超强负重能力如何实现？

该论文的第一作者、浙大杭州国际科创中心的方子正研究员详细介绍了整个研发过程。团队在探索中，针对已有的光敏树脂分子展开了深入的研究和创新。他们极具创意地在其中加入了动态受阻脲键、聚氨酯链段以及羧基等关键成分。在打印前体材料的初始阶段，这些新添加的成分仿佛处于一种“潜伏”的状态，看似平静却蕴含着巨大的潜力。

当打印过程完成后，精心制作而成的成品会被小心地转移到温度设定为 90 摄氏度的特殊“烤箱”中。在这个相对高温的环境里，经过一段时间的静置，奇妙的变化悄然发生。材料的分子结构开始发生重组和演变，其性能也随之发生了显著的改变。这就如同一场神奇的化学反应，在看似平静的表象下，实则进行着复杂而精妙的转化。

为了充分验证这种新型材料的卓越性能，研究人员专门用这类新型树脂打印出了一根“橡皮筋”，并紧接着对其展开了全面而严格的耐力测试。令人惊叹的是，实验结果显示，这根“橡皮筋”展现出了超乎想象的拉伸能力，它能够轻松地被拉伸到自身长度的整整 9 倍。更为惊人的是，在承受高达 94 兆帕的巨大拉力时，它依然能够保持坚韧，丝毫没有绷断的迹象。这充分证明了其出色的力学性能和强大的耐力。

不仅如此，研究人员并未满足于此，他们继续发挥创新精神，利用这种独特的材料制备出了抗穿刺性能极佳的气球等物件。在制备这些物件的过程中，研究人员需要精确地控制每一个环节，从材料的调配到打印工艺的优化，再到后续的处理和测试，每一步都凝聚着他们的智慧和汗水。他们不断尝试、调整、改进，力求将这种新型材料的优势发挥到极致。经过无数次的实验和探索，最终成功地制造出了这些具有特殊性能的物件。

一种神奇的光敏树脂

区别于那种层层打印的传统方式，光固化 3D 打印技术有着其独特之处。它就如同冲印照片一般，通过紫外线激光对光敏树脂进行固化处理。在这个过程中，产品就仿佛经过了一场神奇的“曝光”之旅，而后从打印材料中缓缓“显影”出来。这种方式使得打印过程变得更加快速高效，也更加接近工业级应用的标准。

然而，光固化 3D 打印技术也并非完美无缺，其产品通常存在一个较为突出的问题，那就是比较脆，容易在受到外力作用时发生断裂。这一特性导致它主要被应用于打印模型等领域，而对于那些对机械性能有着较高要求的场景，往往就显得有些力不从心了。

“若想要让 3D 打印技术能够适应更为广泛的场景，那么就必须要对材料性能进行改变。”该论文的第一作者、浙大杭州国际科创中心的方子正研究员这样介绍道。为了实现这一目标，研究团队在打印阶段首先将关注点聚焦在了材料的反应活性和流动性上，因为只有确保了这些方面，才能满足材料成型的基本要求。而在打印成型之后，他们还会进行增韧处理，以进一步提升材料的性能。

方子正进一步解释说，团队在已有的光敏树脂分子中极具创意地加入了动态受阻脲键、聚氨酯链段和羧基等成分。在打印前体材料的阶段，这些新加入的成分就好似处于一种“潜伏”的状态，它们安静地存在着，等待着后续的变化。而当打印成型完成后，精心制作而成的成品会被小心地转移到温度设定为 90 摄氏度的“烤箱”中。在这个相对高温的环境中，经过一段时间的静置，神奇的事情发生了。

材料的分子结构开始悄然地进行着重组和演变，其性能也随之发生了显著的改变。就如同一场看不见的化学反应在持续进行，原本看似普通的材料逐渐焕发出新的活力和特性。这种变化并非一蹴而就，而是在时间的推移和温度的作用下，一点一点地积累和显现出来。研究团队需要通过不断地实验和调整，才能找到最适宜的条件和参数，以确保材料能够达到他们所期望的性能提升。他们在这个过程中付出了大量的心血和努力，不断探索着材料的奥秘，力求为 3D 打印技术开拓出更为广阔的应用空间。

高强度和韧性的可扩展性

吴晶军郑重地表示，这种光敏树脂材料所展现出的强度和韧性，达到了令人惊叹的程度，其表现远远超越了现有的文献报道以及商业化产品中那些同类材料。这一成果的意义是极为重大且深远的。

当我们深入探究这种光敏树脂材料时，会发现其强度方面的卓越性能。它能够承受巨大的压力和外力而不轻易变形或损坏，仿佛拥有着坚韧不屈的钢铁意志。这种高强度使得它在各种复杂环境和严苛条件下都能保持稳定，为其在不同领域的应用奠定了坚实的基础。而在韧性方面，它更是展现出了非凡的特质。它能够灵活地应对各种拉伸、扭曲和冲击，如同一位具备高超柔韧性的运动员，在各种挑战面前都能从容应对，不会轻易折断或破裂。

与现有的文献报道相比，这种光敏树脂材料的优势一目了然。以往的研究成果或许在某些方面有所突破，但在强度和韧性的综合表现上，却难以与此次的成果相媲美。它就像是一颗璀璨的明星，在材料科学的天空中闪耀着独特的光芒。而与商业化产品中的同类材料相比，它更是展现出了明显的优势。那些传统的材料在面对一些高性能要求的场景时，往往会暴露出各种局限性，而这种新型光敏树脂材料则以其卓越的性能打破了这些局限，为行业的发展带来了新的希望和可能性。

这项令人瞩目的研究进展，对于 3D 打印技术来说，无疑是具有里程碑意义的。它为 3D 打印技术突破长久以来的材料局限开辟了新的道路。一直以来，材料的性能限制了 3D 打印技术在某些高性能产品制造领域的广泛应用，而现在，这种新型光敏树脂材料的出现，仿佛为其打开了一扇通往广阔天地的大门。它让我们看到了 3D 打印技术在制造高性能产品方面的巨大潜力和可能性。

随着这一研究成果的不断深入和推广，我们可以想象在未来，将会有更多的高性能产品通过 3D 打印技术得以实现。无论是在航空航天领域，需要制造高强度、轻量化的零部件；还是在医疗领域，需要定制个性化且具有良好性能的医疗器械；亦或是在其他众多对材料性能要求极高的行业，这种新型光敏树脂材料都将发挥重要的作用。它为我们带来了曙光，让我们对未来充满了期待。我们相信，在科学家们的不断努力下，这种材料的性能还将不断提升，为人类社会的发展和进步贡献更大的力量。

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来源：贤集网
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