加鹽水就凝固！科學家研發出新款環保3D列印墨水

李洪元

加鹽水就凝固！科學家研發出新款環保3D列印墨水

3D列印技術正在經歷一場革命，加州大學的科學家們開發出了一種全新的墨水，只需接觸鹽水便能瞬間固化，這一創新將使3D列印過程變得更快速、更簡單且更環保。這種新型墨水利用了名為聚（N-異丙基丙烯酰胺）（Poly(N-isopropylacrylamide), PNIPAM）的液態聚合物溶液獨特的特性，列印的過程中，可以免於使用有毒的化學催化劑；而且其可逆性質，在回收和再利用方面也展現了巨大潛力。相關論文最近發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊

提到到3D列印，多數人想到的是熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling, FDM）技術，將熔融的材料從噴嘴中擠出，然後一層一層地堆疊，冷卻後硬化完成所需的物品。FDM的缺點在於有較高的成本和能耗。而 3D列印有另一種技術被稱為「直接墨水寫入」（Direct Ink Writing, DIW），能夠使用更多種類的聚合物，並且更具成本效益和能源效率，但常常需要使用催化劑和交聯劑，使液態的3D列印材料轉換為固態，這些溶液往往具有毒性，對人和環境都有潛在的危害。

加州大學研發的 PNIPAM 3D列印 墨水，正是為了解決這些問題。PNIPAM 材料本身非常稀薄，可以很輕鬆地從針頭中擠出，幾乎不需要用力。當 PNIPAM 墨水進入氯化鈣鹽水溶液中時，鹽離子立即將水分子從墨水中吸走，這種現象稱為「鹽析」（Salting-out）。留在墨水中的疏水聚合物鏈會聚集在一起，使墨水瞬間變成固態，而如果加入功能性的材料，如碳納米管或石墨烯片等，也會被鎖在其中。

與傳統的DIW列印不同，PNIPAM方法列印後不需要再使用任何化學藥劑做處理，而且可以在室溫下進行。此外，列印出的實體物件，可以在需要時重新轉換回液態的PNIPAM，重新作為列印的墨水。除了在科學研究中大放異彩，也為也在實際應用上也有極大的潛力，讓人非常期待其後續發展。

(AddMaker)