3D打印是一种增材制造方法，它相较于传统的减材制造，在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。然而现有的三维打印技术无法回避的挑战在于逐层固化成型，打印一件物体一般要数十分钟至数小时，打印的速度和非常有限的材料选择成为其推广和应用的短板。
为此，一些研究工作者开发了二维平面材料，通过局部应力的控制，直接翘曲成为三维结构的方法。最近，浙江大学化工系谢涛课题组利用普通投影仪对此过程进行数字化控制，开发了一套聚合物超快速三维成型技术，“打印”时间仅需二十秒。在投影仪可见光的照射下，液态光敏性丙烯酸酯类单体发生自由基反应，通过投影仪对局部区域的曝光时间进行控制，将导致各区域单体的转化率与网络交联密度发生变化，材料在溶剂中将发生区域化不均匀溶胀，从而在二维平面产生应力，变形为可控三维形状。
此技术的原料可选择范围广泛，具有通用性。如选择亲水性光敏单体，可实现水凝胶的三维结构快速制造；如选择亲油性光敏单体，可实现石蜡模型三维结构的快速制造。鉴于石蜡材料在失蜡铸造等模具加工中应用广泛，该技术已具有重要的实用价值。复杂三维结构的设计，则借助于力学有限元模型的模拟（浙江大学工程力学系宋吉舟组），实验结果与模拟结构吻合。
在三维形状成型的基础上引入随时间变化的刺激响应形变维度，则可实现“四维打印”。水凝胶体系可对温度与pH值等刺激发生变形，而石蜡溶胀体系，则可利用石蜡的结晶/熔融相转变，实现形状记忆功能。
该工作目前已发表在《Advanced Materials》。
该论文的作者为：Limei Huang, Ruiqi Jiang, Jingjun Wu, Jizhou Song, Hao Bai, Bogeng Li, Qian Zhao,* and Tao Xie*
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Ultrafast Digital Printing toward 4D Shape Changing Materials
Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201605390
导师介绍
谢涛
http://www.x-mol.com/university/faculty/21698