怀俄明大学获NSF约19万美元资助，用于破解软材料3D打印"扭曲斑点"技术难题

2025年8月18日，南极熊获悉，怀俄明大学机械工程系助理教授Daniel Rau获得了美国国家科学基金会（NSF）颁发的约19万美元资助，旨在解决软材料光聚合弹性体3D打印过程中出现的“扭曲斑点”问题，致力于开发更稳定、实用的软材料打印技术。

△Daniel Rau获得资助用于研究改进软材料3D打印的方法

Daniel Rau于2024年秋季正式加入怀俄明大学机械工程系，并成立了增材制造实验室（RAM实验室）。Rau的研究项目名为“通过深入了解工艺动力学，改进软弹性体的真空光聚合 3D 打印”。他表示：“这种特殊的增材制造工艺涉及一种非常独特的材料，叫做光聚合物。它们是液态的；用紫外线照射它们，想象一下非常强烈的阳光，它们就会凝固。但我们对从液态到固态的转变过程究竟是如何发生的，还有很多疑问。我们的材料非常柔软，我们认为其中存在一些独特的现象，所以我们正在进行测量来探究。”

△研究人员在Daniel Rau的增材制造实验室中演示了软3D打印材料测试样品的压缩性

采用X射线解密软材料3D打印固化过程

要更好地理解打印过程，需要采用两种新方法：光流变学和X射线光子相关光谱法（XPCS），以便更深入地研究光聚合物固化过程中的粘附过程。对于后者的实验过程，Rau正在与纽约长岛布鲁克海文国家实验室的一个团队合作。Rau将利用布鲁克海文2.5公里长的同步加速器将X射线加速到打印材料上，以便对固化过程中发生的事情进行非常局部的了解。

基于这些实验所得的见解，Rau打算制作一本类似“食谱”的书，其中包含一些配方，可以帮助定制软材料的制造工艺。成功运用这项技术可能会对日常生活产生巨大影响，尤其是在生物医学行业。

Rau表示：”潜力巨大。你知道，人体非常柔软，因此它倾向于偏好柔软的材料，无论是植入物还是可穿戴设备。再比如，如果你想要一双更舒适的跑鞋，或者一个更先进的橄榄球头盔，能有效预防脑震荡。通过3D打印技术，我们可以创造出独特的几何形状和桁架结构，这些结构实际上能够吸收冲击力。结合3D打印和材料科学的优势，我们相信能够实现卓越的性能。因此，我认为这就是软材料变革潜力的所在。”

总的来说，这项关于光聚合弹性体3D打印技术的突破有望为软材料制造带来进一步的研究思路。未来，该技术或将在生物医学、运动装备及柔性电子等领域发挥重要作用，推动个性化医疗、高性能防护设备等创新应用的发展。