來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功地使用混合了PDMS彈性體的各種復(fù)雜幾何形狀的3D打印形狀，各種常見的硅基有機(jī)聚合物。 3D印刷的PDMS具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，可用于模塑或澆注PDMS。

從一般意義上講，使用3D打印在鑄造和模制上的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的形式，形成具有復(fù)雜的內(nèi)部和外部幾何形狀，這些形狀不能通過將液體材料倒入模具中來復(fù)制。你不總是聽到的是，3D打印產(chǎn)生更強(qiáng)大，更機(jī)械堅(jiān)固的部分。

然而，偶爾地，通過對(duì)增材制造工藝進(jìn)行一些調(diào)整，由給定材料制成的3D打印部件可以比由相同材料制成的傳統(tǒng)制造的部件更堅(jiān)固。一組賓夕法尼亞州的研究人員在尋求優(yōu)化用于3D打印的PDMS（聚二甲基硅氧烷或硅樹脂）方面剛剛?cè)〉妙愃频某删?。它通過結(jié)合兩種PDMS彈性體來實(shí)現(xiàn)，從而改善了機(jī)械特性和更好的生物粘附性。

有時(shí)候用于制造片上實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和3D培養(yǎng)細(xì)胞平臺(tái)等，PDMS仍然是最普通的產(chǎn)品：耐熱硅膠刮刀和其他廚具。但是，雖然像刮刀這樣的簡(jiǎn)單形狀的物體可以用成型設(shè)備制造，但是有時(shí)像芯片實(shí)驗(yàn)室（lab-on-a-chip）設(shè)備這樣的微小物體需要更微妙的制造方法。

還有模塑或鑄造PDMS的其他缺點(diǎn)。根據(jù)賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓夕法尼亞州賓漢姆如纖連蛋白，以使細(xì)胞粘附。

但這并不意味著工程師應(yīng)該轉(zhuǎn)向3D打印來處理他們的PDMS，因?yàn)椴牧喜⒉豢偸蔷哂泻线m的擠出特性。 Sylgard 184，例如PDMS的彈性體，在3D打印中不夠粘稠：它像水一樣從噴嘴流出，形成水坑。那么你如何使它3D打?。?/p>

通過將Sylgard 184與另一種PDMS彈性體SE 1700混合，賓州州立大學(xué)的研究人員能夠使混合物3D打印，利用材料的剪切稀化習(xí)慣，在剪切應(yīng)變下降低粘度的過程。 Ozbolat說：“我們對(duì)印刷適性進(jìn)行了優(yōu)化，以控制印刷的原始圖案的擠出和保真度。

顯示剪切變薄的材料對(duì)于3D打印來說是非常好的，因?yàn)樗鼈兊恼扯炔▌?dòng)正好適合3D打印設(shè)備：材料具有足夠的粘性，可以靜置在噴嘴中而不會(huì)像水一樣滴落，但是在施加壓力時(shí)能夠整齊地?cái)D出噴嘴。在外面的時(shí)候它會(huì)變得更加粘稠，使它變成復(fù)雜的形狀而不會(huì)塌陷。大多數(shù)材料的行為方式相反，在受到剪切壓力時(shí)變得更粘稠。

賓夕法尼亞州的研究不僅僅是使PDMS可打印。研究人員還希望測(cè)試印刷材料的生物粘附性，看看它是否可用于細(xì)胞培養(yǎng)等生物學(xué)應(yīng)用。一般來說，情況并非如此，因?yàn)槟Ｋ艿腜DMS具有光滑的表面并且也是疏水性的，使其成為細(xì)胞堅(jiān)硬的堅(jiān)硬材料。但是使用3D打印的PDMS結(jié)構(gòu)，研究人員可以創(chuàng)建不光滑的裂縫，非常適合細(xì)胞堅(jiān)持使用。

生物粘附測(cè)試涉及使用從美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院3-D Print Exchange獲得的3D模型對(duì)包括人鼻子在內(nèi)的各種模型的身體部位進(jìn)行3D打印。鼻子可以在沒有支撐結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行3D打印，并且包括空心腔。

研究人員通過檢查他們的3D打印鼻子與MRI掃描儀，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確，幾乎沒有畸形。這要?dú)w功于在3D打印機(jī)中使用的微米尺寸的針頭，其用于去除粘性材料中的任何氣泡。令人興奮的是，3D打印的PDMS鼻子也展現(xiàn)出有用的機(jī)械性能。 Ozbolat說：“當(dāng)我們比較模塑或鑄造PDMS的機(jī)械特征和3D印刷PDMS時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)印刷材料的拉伸強(qiáng)度要好得多。

結(jié)論：印刷的PDMS可以比模塑的PDMS更強(qiáng)，可用于生物應(yīng)用，由導(dǎo)電材料制成的功能性器件和多材料結(jié)構(gòu)。

參與該項(xiàng)目的其他研究人員是Veli Ozbolat，Madhuri Dey，Bugra Ayan，Adomas Povilianskas和Melik C. Demirel。