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荷蘭瓦赫寧根大學和格羅寧根大學的科學家已經(jīng)3D打印了一種具有蘑菇狀微觀設計的新型粘合材料。

通過結(jié)合使用3D打印和成型方法，該團隊能夠創(chuàng)建一種柔軟的，帶有真菌圖案的粘合劑，該粘合劑能夠附著到其他織物上而不會引起噪音或損壞。通過進一步的研究，該緊固件可以被部署來幫助軟機器人垂直行走，甚至可以被軍方用作隱形的無聲緊固件。

該研究的作者之一評論說：“它可以用于許多用途，例如尿布或軍用無聲緊固件。” “仍然有很多研究要做，但是蘑菇形設計對于軟機械緊固件的效果很好。”

荷蘭研究人員從蘑菇的新型粘合材料設計中汲取了靈感（如圖）。

自然啟發(fā)的聯(lián)鎖裝置

當近距離觀察時，自然世界具有大量的機械互鎖機構。例如，黃蜂和蜜蜂已經(jīng)進化成一種自然的系統(tǒng)，可以在它們著陸時將翅膀固定在身體上，并且世界上許多最受歡迎的膠粘劑產(chǎn)品都基于這種有機設計。

VELCRO最初受到種子的啟發(fā)，而類似的“ 3M雙鎖”系統(tǒng)已在醫(yī)療和紡織領域得到廣泛使用。但是，與許多扣緊材料一樣，它們具有剛性的聯(lián)鎖機構，當將它們固定在某些織物上時會留下持久的損壞，從而限制了它們在特定應用中的使用。

盡管近年來已經(jīng)設計了幾種替代方案，包括帶有杵形鉤的替代方案，但它們的剛度仍然會造成損壞，這仍然是一個嚴重的缺陷。為了克服這些陷阱，荷蘭團隊堅持認為需要一類新的無殘留材料，因此他們選擇開發(fā)自己的受真菌影響的粘合劑。

事實證明，與傳統(tǒng)的緊固件相比，科學家的3D打印粘合劑對樣品織物的損害要小。

印刷真菌樣結(jié)構

盡管平版印刷術通常用于對軟彈性體進行圖案化，但要創(chuàng)建可互鎖的特征，則需要達到亞毫米級的精度。結(jié)果，科學家選擇用SLA 3D從PDMS聚合物中打印粘合劑，一旦成型，這些材料就會表現(xiàn)出200μm的真菌樣特征。

為了評估其設計的有效性，荷蘭小組隨后測量了“密度”為3種尼龍合成纖維織物的不同密度樣品的拉力。結(jié)果表明，PDMS在每個區(qū)域的性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的3M雙鎖材料，它可以附著在每種織物上，而不會造成任何損壞。

然而，通過視頻分析，科學家后來發(fā)現(xiàn)，印刷緊固件實現(xiàn)互鎖所需的壓力比所獲得的抓地力高得多。為了解決這個問題，荷蘭小組推論說，未來的版本可能具有較短的“蘑菇莖”，需要更少的壓縮力才能附著在織物上。

類似地，發(fā)現(xiàn)具有較高特征密度的樣品實現(xiàn)了更高的附著力，因為相鄰蘑菇的存在似乎刺激了更大的尼龍滲透?？傮w而言，科學家的緊固件最大附著力為64mN / cm 2，但是雖然這比以前的研究要低，但他們這樣做并沒有損壞主體材料。

總的來說，團隊認為他們能夠在整個研究過程中積極調(diào)整緊固件特性的方法是他們的主要突破。將來的材料迭代可以用作垂直軟機器人的夾具，也可以在最終應用中的農(nóng)業(yè)環(huán)境中部署。

研究人員設法以200μm的特征打印材料，但最近微細加工技術的興起使得能夠精確生產(chǎn)更小，更復雜的零件。

例如，微型3D打印專家所制造的系統(tǒng)的制造規(guī)模據(jù)稱比人發(fā)小100倍以上。該公司通過其機器營銷其專有技術，該機器去年更名并推出。

同時，德國制造商雙光子系統(tǒng)制造商將其技術部署為為其3D打印機供電的一種手段。該公司的最新機器能夠制造納米級折射和衍射微光學元件，細節(jié)可小至200微米。

微型配送專家在2019年4月獲得了大型龍門式精密3D打印機的專利。如果該產(chǎn)品投入生產(chǎn)，則基于模塊化梁的機器可以配備多個運動控制系統(tǒng)，從而使用戶可以打印更大的尺寸物體的準確性更高。