如果由两种材料构成的物体即将发生断裂，断裂通常发生在两种材料接触的界面处。一种新型光激活3D打印树脂解决了这个问题，它能够在单个物体内部逐渐从硬状态转变为软状态。这种液态树脂由德克萨斯大学奥斯汀分校的助理教授扎克·佩奇及其同事开发，其灵感来自于天然材料，例如能够与柔性软骨顺利融合的硬骨。
用树脂打印的链条，由硬质部分（黄色）和可拉伸部分（透明）组成
这种物质由环氧丙烯酸酯单体和光敏剂化合物组成。它用于一种名为数字光处理 (DLP) 的 3D 打印技术。在这种技术中，聚焦的光线图案会穿过盛有感光树脂的容器的透明侧面，导致容器内特定区域的树脂聚合成多层固体材料。
当新树脂的某个区域暴露在紫色光下时，该区域的树脂会形成一种坚硬而有弹性的橡胶状材料。另一方面，当树脂暴露在紫外线下时，该区域的光敏剂会使树脂变得坚硬、坚硬。
重要的是，通过柔和地混合两种光之间的边界线，可以在一次打印作业中逐渐从软橡胶过渡到硬聚合物。
“大自然以一种有机的方式实现了这一点，将硬质和软质材料结合在一起，界面不会发生破坏，”佩奇说。“我们想复制这种现象。”
迄今为止，该技术已在 3D 打印物品中得到展示，例如由嵌入软圆柱体的硬弹簧组成的减震器；具有刚性部分以防止嵌入的金线断裂的可拉伸电子设备；以及具有刚性骨骼和可拉伸韧带的模型膝关节。
未来可能的应用包括手术训练模型、可穿戴传感器，甚至软体机器人。
单层双性3D打印树脂制成的模型膝关节
值得一提的是，凯斯西储大学的科学家此前曾开发出一种类似的材料，其灵感来自鱿鱼喙，通过改变其所暴露的光量可以使其变得更硬或更软。
最近，加州大学圣巴巴拉分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员发明了一种树脂，这种树脂可以根据暴露在紫外线或可见光下形成永久或可溶解的固体。
有关德克萨斯大学奥斯汀分校树脂的论文最近发表在《自然材料》杂志上。