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3D打印技术颠覆了传统的制作方式，给人们带来技术更新的震撼。然而，作为一个出现在20世纪末的新技术，其面临的技术瓶颈与难题也同样存在，高质量的硅胶打印就因打印难度大而非常受限制。
近日，美国佛罗里达大学的研究人员在 Science 期刊发表了题为：A silicone-based support material eliminates interfacial instabilities in 3D silicone printing 的研究论文。
该研究开发了一种新型硅胶3D打印技术——超低界面张力增材制造（Additive Manufacturing at Ultralow Interfacial Tension，AMULIT），可以用几种市售硅胶配方制成精确、准确、坚固和功能性的结构。为了达到这种性能水平，研究团队开发了一种由硅油乳液制成种的支撑材料。这种材料消除了通常会导致打印的硅树脂特征变形和断裂的界面张力，让打印的结构与传统的模制结构一样具有弹性和耐用性。
有机硅是一种柔性材料，有着一旦熔化就无法重新固化的特性。因此，它在3D打印中需要解决两个问题：其一，要在不可逆硬化之前以液态打印；其二，要在打印过程保证复杂结构不会倒塌。
制备消除界面张力的支撑材料
在已有的技术中，嵌入式3D打印已经能有效构建各种软材料，如水凝胶、微粒甚至活细胞。然而，用硅胶打印仍然具有挑战性。由于液态硅是油基的，而大多数支撑材料是水基的，油和水之间具有很高的界面张力，这种界面张力会导致3D打印的硅胶结构变形，特别是小直径的硅胶在打印时容易破裂成液滴，因此用硅胶打印始终非常具有挑战性。
研究团队创造了许多候选支撑材料，最终发现最好的方法是制造硅油和水的致密乳液。它是由连续的硅油中填充的微水滴制成，研究团队讲这种方法称为——超低界面张力增材制造（Additive Manufacturing at Ultralow Interfacial Tension，AMULIT）。
在不可逆硬化之前以液态打印
同时，研究团队对已经广泛使用的嵌入式3D打印技术进行了改进，设计了一种浴式打印工艺，通过用作为支撑材料的硅油，来沉积连续的材料层。
使用这种技术，打印“墨水”被沉积到第二个支撑材料的浴槽中，该材料被设计成在打印喷嘴周围流动，并在喷嘴离开后将“墨水”困在原地。这样就可以将液体困在三维空间中进行固化，以创建出复杂的3D形状。
未来展望
使用AMULIT支持介质，能够以高分辨率打印现成的硅胶，创建直径小至8微米的微小结构特征，同时保持其弹性和耐用性。
这项技术让先进的硅胶基技术在医疗卫生领域的发展应用成为可能。比如，未来就可以利用这个技术打印用于治疗的个性化植入物，或为患者定植生理结构模型等。
