3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，其在航天、醫(yī)學(xué)、建筑、電子等領(lǐng)域都有著很好的潛在應(yīng)用價(jià)值。而所有與3D打印技術(shù)相關(guān)的材料也為我們帶來了無限新的可能，并有一天可能會(huì)塑造我們的世界。材料的偉大變革正在發(fā)生，你可以盡情想象！

    1.復(fù)合材料形狀記憶聚合物（4D打印）

    作為4D打印熱潮的一部分，麻省理工大學(xué)和新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）的工程師在Nature雜志上發(fā)表了標(biāo)題為Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers（復(fù)合材料4D打印與可塑形狀記憶聚合物）的文章。他們對(duì)熱敏聚合物進(jìn)行了研究。SMP（形狀記憶聚合物）可以在彎曲或暴露于極端的壓力的條件下，以不同的方式成形。其在環(huán)境刺激下（受熱）可以恢復(fù)原來的形狀。

    2.3D打印分子

    想象一下，一臺(tái)機(jī)器，幾乎可以構(gòu)建用戶想要的分子甚至原子水平的任何東西。一組在伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)家已經(jīng)朝著這個(gè)方向在努力。在醫(yī)學(xué)博士Martin D. Burke的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研制出通過焊接預(yù)先做好的組件就能自動(dòng)合成新的有機(jī)小分子的機(jī)器。這些組件可以以任何配置組裝。目前，已經(jīng)存在兩百個(gè)這樣的組件。其結(jié)果是，這種機(jī)器有能力3D打印出數(shù)十億種不同的小分子有機(jī)化合物，它們隨后可作為新的藥物或其他用途進(jìn)行測(cè)試。該打印機(jī)正在由REVOLUTION Medicines, Inc開發(fā)。

    3.3D打印導(dǎo)電材料

    隨著電子元器件進(jìn)入3D領(lǐng)域，這個(gè)行業(yè)可能徹底改變其構(gòu)建模塊。一個(gè)弗吉尼亞理工大學(xué)的研究小組，利用微型立體光刻技術(shù)（microstereolithography），由導(dǎo)電聚合物構(gòu)建了毫米級(jí)的3D打印對(duì)象。這種導(dǎo)電聚合物是用離子性液體制備的。打印對(duì)象的特點(diǎn)是可小到25微米，這在涉及到人體細(xì)胞方面開啟了很多潛在的應(yīng)用。事實(shí)上，這種技術(shù)可以讓工程師用來打印導(dǎo)電部件，甚至組織支架等。該小組計(jì)劃進(jìn)一步開拓材料改變特性，如機(jī)械性能和導(dǎo)電性能的可能性。

    4.3D打印骨頭，組織和器官

    翰.霍普金斯大學(xué)的研究人員給出了一個(gè)成功3D打印骨骼的方法：在一些特殊的人造塑料中混合至少30％粉狀天然骨，并用3D打印機(jī)打印出所需的形狀。實(shí)際上，3D打印可用于為再生缺陷區(qū)域的信號(hào)組織-形成細(xì)胞打印支架或活細(xì)胞結(jié)構(gòu)。通過綜合修復(fù)、重建和再生，3D打印技術(shù)擔(dān)負(fù)著根據(jù)需要和設(shè)計(jì)-驅(qū)動(dòng)制造方案，為缺陷患者開發(fā)兼有美學(xué)和功能作用的個(gè)性化的治療方案的作用。

    至于組織和器官，威克森林再生醫(yī)學(xué)研究所的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種專門設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)，它已經(jīng)打印了耳朵，骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)。綜合組織和器官打印系統(tǒng)（ITOP）儲(chǔ)存了形成組織“形狀”的可生物降解塑料類材料和包含細(xì)胞的水基凝膠。此外，還形成了較強(qiáng)的，臨時(shí)的外部結(jié)構(gòu)。

    5.3D打印環(huán)保材料

    ABS塑料，大多采用FDM打印，是目前使用的最常見的塑料。然而，這是不完全環(huán)保的，而且其融化時(shí)會(huì)釋放有害氣體。Additive Elements，于慕尼黑創(chuàng)業(yè)，它一直致力于安全的生物基材料研究，并認(rèn)為這是這個(gè)行業(yè)的未來。事實(shí)上，該公司正在開發(fā)一種材料，這樣一個(gè)人就能打印出一個(gè)對(duì)象，并且當(dāng)完成它后，可以回收和使用它作為他們打算打印出的下一個(gè)部分的原料。該材料，就像他們說的，完全由惰性材料和食品級(jí)的原料組成。未印刷的粉末可完全回收，最終產(chǎn)物與其他廢物一起處理也將是無害的。

    6.碳納米管

    納米技術(shù)也可以被用來增強(qiáng)3D打印材料。碳納米管就是最好的例子，它已被3DXTech，Arevo Lab和 Avante Technology等多家公司用來有效增強(qiáng)聚合物纖維。其基本過程包括用碳納米管涂覆塑料纖維，然后使其經(jīng)受微波作用。碳納米管，具有微波下能快速加熱的特性，而使用FDM的塑料沒有。這將使塑料纖維微微融化以更好地結(jié)合，并使成品對(duì)象強(qiáng)度更高。

    7.3D打印石墨

    因?yàn)楸徽J(rèn)為是世界上最薄，最強(qiáng)的和最靈活的材料，石墨烯被喻為是有潛力進(jìn)行革命性3D打印一種神奇的材料。石墨烯是由排列成六邊形格子的單層碳原子組成的，它是熱和電的良導(dǎo)體。許多公司一直致力于將石墨烯用于3D打印行業(yè)。 Haydale石墨烯公司，是一家總部位于英國(guó)的石墨烯和納米材料制造商。該公司宣布了其推出的新型線型石墨烯增強(qiáng)PLA纖維的項(xiàng)目。其比傳統(tǒng)的PLA纖維的主要優(yōu)勢(shì)是無論是強(qiáng)度和剛度都提高了，且有更好的抗沖擊性能。其他一些研究已經(jīng)朝著引進(jìn)3D打印石墨烯氣凝膠的輕質(zhì)材料的道路進(jìn)行。石墨氣凝膠比空氣輕7.5倍，而1立方米的重量?jī)H有160克。使用石墨氣凝膠的儲(chǔ)存能量的新方法也已創(chuàng)造出來，其同時(shí)在傳感器，納米電子學(xué)，催化或分離方面亦有用處。

    8.3D打印硬質(zhì)合金

    硬質(zhì)合金是將碳化物的細(xì)顆粒用金屬粘合劑粘結(jié)到一個(gè)復(fù)合材料上的硬質(zhì)材料。它通常用于在工業(yè)應(yīng)用中，如工程組件，磨損部件和工具。Fraunhofer IKTS已經(jīng)開發(fā)出用粘合劑噴射3D打印技術(shù)進(jìn)行3D打印硬質(zhì)合金用來制作極其堅(jiān)硬的物體的方法。事實(shí)上，這些物體可以承受目前的生產(chǎn)時(shí)機(jī)器像磨或鉆的巨大力量。此外，復(fù)雜的物體也是可能的，如螺旋形的形狀或內(nèi)部組件的冷卻隧道。

    9. 3D打印混凝土

    有些公司已致力于用混凝土建造房屋和其他類型的建筑的大型3D打印。據(jù)Research and Markets的一個(gè)研究，在一個(gè)名為《預(yù)測(cè)至2021年3D混凝土打印市場(chǎng)  》的出版物上，因?yàn)榛炷?D打印正在成為建設(shè)項(xiàng)目更可行的選擇，許多建筑公司正在并將使用混凝土3D打印。這些公司中走在前頭的是總部位于法國(guó)的 XtreeE。XtreeE正在開發(fā)一個(gè)全功能化的3D打印的系統(tǒng)。其中包括3D打印混凝土材料，一個(gè)能擠出材料的機(jī)器人和專門用于混凝土3D打印的軟件。為了開發(fā)其3D打印建設(shè)方案，XtreeE一直與一些伙伴緊密合作，它們中的一個(gè)是3D軟件公司Dassault Systèmes，他們已一起創(chuàng)建了一個(gè)3D打印館。

    10.食物

    食品已被用于3D打印領(lǐng)域相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，但其中3D打印意大利面的研究最多。Barilla致力于他們自己的3D打印意大利面已經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間了。然而，他們的3D打印機(jī)的工作原型最近才在2016年P(guān)arma的CIBUS國(guó)際食品展亮相。該打印機(jī)能夠在短短兩分鐘內(nèi)依靠預(yù)先設(shè)置的意大利面墨盒，打印四種獨(dú)特的意大利面形狀。而且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)地和顏色可以控制。Barilla發(fā)現(xiàn)他們的意大利面為餐館和意大利面商店創(chuàng)建了美食食譜。