G-DLP 3D打印技术采用两级固化油墨，可以产生高功能梯度材料。
红外光谱显示了实际印刷过程中的两阶段固化。
g-DLP印刷复合材料在有序贴片器件和4D印刷中的应用(左)。渐变材质通过扩散辅助加密(右)。
作为一种有前途的设计和制造方法，3D打印或添加制造近年来引起了广泛关注。研究人员逐渐将其应用扩展到组织工程、电子设备、软机器人和高性能超材料。但大多数3D打印技术只能使用单一材质打印零件，无法控制衔接。大多数自然结构，如肌腱或骨骼，是由不同种类的材料制成的。功能梯度材料(FGM)作为一种替代材料，有助于提高高性能基板的性能。因此，FGM的3D打印技术在材料科学中扮演着越来越重要的角色。
phys.org网站5月21日报道，《科学进步》等杂志公布，中加等国跨学科团队研发出了3D灰度光学数字印刷技术(g-DLP)。研究人员使用灰色光模式和两阶段固化墨水制作了高分辨率FGM。为了验证该方法的可行性，研究人员还使用g-DLP技术制作了具有负泊松比的复杂2D和3D网格以及超材料。
虽然研究人员也可以使用PolyJet技术在打印设备上同时沉积不同的材料。然而，这种方法存在设备成本高、对树脂材料要求严格、印刷分辨率低等明显缺陷。其他印刷方法，如熔贴技术、直写成型技术等，速度太慢，没有进一步研究。在最近的一项技术中，研究人员开发了CLIP技术，实现了真正的突破，为新技术提供了参考。在新方法中，匡研究员等人开发了一种新的两级固化混合油墨和配套的g-DLP 3D打印技术。混合油墨主要含有双酚a乙氧基丙烯酸酯(BPADA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、二胺交联剂、丙烯酸正丁酯(BA)、光引发剂和光吸收剂等。树脂材料可以通过调节单色光强度，层层固化，类似CLIP技术。
匡等人证实了g-DLP 3D打印技术对光强具有非线性依赖性，并建立了反应动力学模型来检验其时间依赖性。此外，研究人员还研究了光吸收剂和分辨率之间的关系、化学结构演变以及光固化过程中材料的力学性能。匡等利用有限元建模(FEM)预测材料结构的梯度特性和变形速率。实验结果与单点弯曲行为的模拟结果吻合较好。
在下一阶段，研究人员计划优化g-DLP 3D打印技术，进一步扩大其应用范围。例如二维/三维点阵、超材料、特殊防伪编码等。
杰克原创
编译:雷新宇
评论者:谢默斯
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