未来十大最具潜力的3D打印材料
《3D打印世界》讯/毫无疑问，材料将成为未来3D打印的主力市场，有市场研究机构预测，全球3D打印材料市场将从2016年的5亿3010万美元增长到2021年的14亿950万美元，而目前已有并应用的材料具有非常大的局限性，下面给大家列出未来十大最具潜力的3D打印材料，一窥它们究竟将如何塑造世界。
1、形状记忆聚合物材料（4D打印）
来自麻省理工学院（MIT）和新加坡科技与设计大学（SUTD）的研究人员发表在《自然》杂志上一篇名为“用于多材料4D打印的可调整的形状记忆聚合物”，掀起了一阵4D打印热潮。他们研发的这种形状记忆聚合物（SMP），在被弯曲、受到极端的压力变形后，经过受热即可恢复到原来的形状。
这种材料所拥有的特性将使之在太阳能、医学和太空等领域具有广泛的应用。比如，制作出一个软性驱动器、调节太阳能电池板与太阳光线的角度，或者制作微型药物胶囊。
2、3D打印分子
想象一下有这样一台设备：你可以用分子甚至是原子打印出任何你想要的东西。伊利诺斯大学的一个化学家团队在医学博士Martin D.Burke的带领下，正在从事这样的研究。他们把复杂的分子分解到构建的每个模块中，把这种模块作为原材料，利用这台机器标准通过化学反应把它们像“乐高”积木一样组装起来，拼成一个新的有机分子。
目前，这台机器可以3D打印出数十亿种不同小的有机化合物，可以用于新药物或其他方面的测试。REVOLUTION Medicines公司还在对这台机器进行开发。
3、3D打印导电材料
弗吉尼亚理工大学利用离子液体开发出一种导电聚合物，可用微型光固化技术制作出毫米大小的3D对象，当打印对象的精度能达到25微米或更精细的水平时，它在培育人体细胞中的应用潜力就非常巨大了。事实上，研究人员利用这种技术能够打印出导电的元器件，甚至是组织支架，目前该团队在进一步探讨这种材料的可能性。
4、3D打印骨骼、组织和器官
约翰霍普金斯大学的研究人员开发出了一种骨骼材料配方：将≥30%的天然骨粉和一些特殊的人造塑料混合在一起，可以3D打印出支架或者细胞结构，促进缺损部位的细胞再生，通过将修复、重建和再生结合再一起，3D打印为制定个性化的治疗计划提供了可能，通过设计驱动的解决方案，给患者缺损部位进行审美和功能上的修复。
另外，威克森林大学再生医学研究所的研究人员开发出了一种定制化的3D打印机，可以打印出耳朵、骨骼和肌肉组织，集成的组织和器官打印系统研究所(ITOP)也开发出了可生物降解的塑料材料，能打印出组织形状和含有细胞的水基凝胶。
5、环保新材料
ABS是FDM打印机常见的一种塑料材料，然而它不完全环保，当融化时会释放有害的烟雾。Additive Elements，一家来自慕尼黑的初创公司，一直致力于研发安全的、以生物为基础的材料，并相信它是这个行业的未来方向之一。事实上，该公司正在研发一种环保材料，人们可以在打印后进行回收，并在下一次打印过程中循环使用。这种材料包含了食品级的惰性材料和原材料，粉末可以完全回收，即便扔弃对环境也是无害的。
6、碳纳米管
纳米技术也可以用来提高3D打印材料的强度。碳纳米管就是最好的例子，事实上，碳纳米管已被证明可以强化利用FDM技术打印的产品。3DXTech、Arevo实验室和Avante Technology等多家机构，已经利用这个技术显著强化了聚合物线材的强度。基本的过程包括用碳纳米管油墨涂覆塑料线材，然后将其置于微波炉中。碳纳米管在微波中升温极快，而FDM使用的塑料却慢得多。二者的结合能大大改善FDM线材的强度。
7、3D打印石墨烯
石墨烯被认为是最具潜力的神奇材料，它集最薄、最坚硬和最有韧性等特性于一身，将有望对3D打印带来革命影响。石墨烯是由排列在六方晶格中的一层碳原子组成的，是热和电的优良导体。许多公司一直在研究如何在3D打印中利用石墨烯。英国石墨烯纳米材料制造商Haydale宣布推出了一种新的石墨烯增强线材，相比传统的线材，无论是在强度和各方面性能上都大大提高。与此同时，还有人在研究利用3D打印石墨烯气凝胶，从而得到更轻质的结构。石墨烯气凝胶比空气轻7.5倍，每立方米重量仅160克。使用石墨烯气凝胶带来了储存能量的新方式，同时在传感器、纳米电子学等领域都可以大显身手。
8、3D打印硬质合金
硬质合金是一种复合材料，它由细颗粒的硬质合金通过粘结而成，通常被用于工业应用，如工程部件、磨损部件和工具等。Fraunhofer研究所开发了一种硬质合金粘结剂喷射3D打印技术，用来生产极为坚硬的物体。事实上，这些物体可以承受来自生产机器的巨大的压力，可以钻孔或打磨。此外，还能够创建复杂的对象，如螺旋形状或零件中的冷却通道。
9、3D打印混凝土
一些公司一直在研究使用混凝土建造房屋和其他建筑物的大型3D打印。根据Research and Markets的一项研究，预测到2021年，许多建筑公司将使用混凝土3D打印，因为它正在成为一个更可行的方案。其中包括中国的盈创和法国的XtreeeE。XtreeeE正在开发一个全功能的3D打印系统，其中包括3D打印混凝土材料，可挤压材料的机器人、专业混凝土3D打印软件。为了开发3D打印建筑的解决方案，XtreeeE已与多个合作伙伴紧密合作，其中包括3D软件公司达索系统，他们曾一起创建了一个3D打印亭子。
10、3D打印面食
食品已被用于3D打印领域很长一段时间了，但3D打印的面食听上去最靠谱。Barilla一直致力于研发自己的3D打印面食机，最近这台3D打印机的原型终于在CIBUS 2016国际食品展上亮相。依靠预先制作的意大利面食盒，打印机能够在短短两分钟内打印四个独特的意大利面形状，营养价值、纹理和颜色均可以控制。Barill的目标是餐厅和面食店，帮助它们创建另类的美食菜谱。
你认为这些材料中哪一种最令人印象深刻？还有哪些材料应该引起我们的注意？欢迎留言讨论。
编译自：Sculpteo
此文为《3D打印世界》编译，欢迎转载，并请注明来源（转载自《3D打印世界》）
《3D打印世界》——中国3D打印行业第一本专业月刊（点击可在线阅读）
搜索官方微信账号：“3D打印世界”，新鲜、有料、深度3D打印资讯，尽在3D打印世界！
