來自哈佛JohnA.Paulson工程與應用科學學院的Lewis實驗室通過旋轉3D打印，研發(fā)了一種控制材料中纖維排列方向的方法，將FFF3D打印機進行旋轉。

復合材料天然存在于牙齒和貝類中蛆删，或者人工合成為鋼筋混凝土、輪胎和膠合板等务冠，其高強度依賴于纖維的排列捅悦。然而在人造物件上，難題仍然是如何復制大自然的規(guī)律丈揖。

研究的第一作者Jennifer A.Lewis評論說：“我們現(xiàn)在可以以一種分層的方式來排列材料目露，類似于自然的構建方式。

從流體入手

之前一些其他方法使用磁場或電場來作為排列聚合物組織中纖維的手段旁咙。然而惯波，添加這些電流在原本相對簡單的沉積過程上增加了另一種程度的復雜性。

相反年堆，Lewis實驗室的方法研究3D打印墨水的流變學---或者說物質如何流動吞杭，本質上是一種液體電流，使混合物中的纖維排列变丧。

引入旋轉

作為標準擠壓機的替代，該實驗室的3D打印機有一個快速旋轉的噴嘴绢掰，用來存放環(huán)氧基液體原料痒蓬，而不是纖維絲。通過精確地編排噴嘴的速度和旋轉滴劲，團隊能夠有效地規(guī)劃纖維的排列和內容攻晒，從而為變化的材料提供始終如一的剛度。

“這項研究的一個令人興奮的地方是班挖，它提供了一種新的途徑來制造復雜的微觀結構鲁捏，并且可控地改變從一個區(qū)域到另一個的微觀結構∠糗剑“合著者Jordan Raney解釋說给梅。

團隊成員之一、哈佛大學的博士后研究員Raney現(xiàn)在是賓夕法尼亞大學的機械工程和應用力學助理教授,在那他主要研究“控制材料系統(tǒng)的內部結構特征的新方法双揪≌穑”

從納米到宏觀

旋轉3D打印是獨立于電或磁電流的一種通用方法，可用于任何材料擠壓法(FFF/FDM链愉，直接墨水書寫谐创，BAAM)，并存放任何填充材料拦吓，包括碳纖維和陶瓷片寸芦。

另一位合著者，Brett Compton，現(xiàn)在是諾克斯維爾市的田納西大學機械工程學院的助理教授婆仪。他工作于橡樹嶺大面積添加劑制造工程(BAAM)方法的研究惩凉。

研究結果由合著者Brett Compton , Jordan Raney ,Jochen Mueller和Jennifer A.Lewis共同發(fā)布在《PNAS》雜志上。項目由美國海軍研究局和來自德國的工具制造業(yè)投資家GETTYLAB提供資助纫益，知識產權受到哈佛科技發(fā)展辦公室的保護恒襟。

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