瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）研究人員發(fā)現(xiàn)，一種Zui初為3D打印設(shè)計的彈性體墨水在抗老化、抗斷裂和抗磨損方面表現(xiàn)出卓越性能。該材料由該校柔性材料實驗室（SMaL）開發(fā)，名為雙網(wǎng)絡(luò)顆粒彈性體（DNGE），其抗斷裂韌性達(dá)到傳統(tǒng)材料的15倍，抗疲勞性能提升3倍。

該項目始于2024年，旨在通過調(diào)控材料機(jī)械性能來制造軟體機(jī)器人驅(qū)動器。DNGE由兩個彈性體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：首先將油包水乳液滴制成彈性體微顆粒，使其在預(yù)聚物溶液中吸收成分并膨脹；隨后將膨脹后的微顆粒裝入生物打印機(jī)進(jìn)行3D成型，預(yù)聚物在打印結(jié)構(gòu)中聚合形成第二網(wǎng)絡(luò)，從而固化整體結(jié)構(gòu)。第一網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)節(jié)剛性，第二網(wǎng)絡(luò)提供韌性。

研究進(jìn)展至兩年后取得突破。通常彈性體難以兼顧抗斷裂與抗疲勞，受力易積累損傷或發(fā)生脆性斷裂。該團(tuán)隊解釋稱，拉伸時應(yīng)力會從剛性微顆粒轉(zhuǎn)移至柔軟區(qū)域?qū)崿F(xiàn)能量耗散，聚合物鏈重新排列而非斷裂。同時，顆粒狀結(jié)構(gòu)改變了裂紋擴(kuò)展路徑，使其繞過顆粒經(jīng)柔軟區(qū)擴(kuò)散并減速，從而延緩斷裂。

柔性材料實驗室負(fù)責(zé)人Esther Amstad表示，目標(biāo)是開發(fā)不妥協(xié)機(jī)械性能的高耐久性材料。擴(kuò)大適用材料范圍不僅能降低DNGE的環(huán)境足跡，還能使其在配備商用3D打印機(jī)的普通實驗室中普及。未來該材料有望應(yīng)用于軟體機(jī)器人、生物醫(yī)療設(shè)備及高耐用電子器件的研發(fā)。