偷拍自慰

偷拍自慰 偷拍自慰 张靓副教授最新研究成果——沉浮式墨水直写3D成型技术，以“Up-and-Down Transformable Embedded Ink Writing Strategy for Soft 3D Architectures”为题发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。偷拍自慰 为该论文的唯一通讯单位，第一作者为偷拍自慰 22级博士生张娅欣。

三维（3D）软物质是推动拟人机器人、软体机器人、可穿戴设备及生物工程等领域发展的关键。近年来，基于墨水挤出式 3D 打印，尤其是嵌入式墨水书写（EIW），已成为实现软材料快速定制化成型的重要工具。然而，现有技术难以实现墨水与支撑浴的流变兼容性，且难以克服打印过程中因喷嘴扰动、机械局限所致的结构失稳问题，从而限制了高精度、大尺寸、复杂拓扑结构的3D软物体的可靠制备。

为解决上述问题，偷拍自慰 张靓团队提出“沉浮式墨水直写”（TEIW）3D成型新策略。该方法利用类牛顿流体作为支持浴，借助重力与浮力使打印的2D图案自组装为预设3D结构，从根本上规避了复杂的材料流变匹配与喷嘴运动轨迹规划问题。该成型方法较为迅捷，仅需数秒至数分钟即可完成；同时，该方法还有着可打印材料范围广、成型模式丰富等优点。该策略的出现，为复杂3D软结构的精准、快速制备提供了一种通用、高效的新途径。

TEIW原理

该研究首先阐明了TEIW 体系中墨水-支持浴的流变学相互作用。打印采取了剪切变稀流体作为墨水、类牛顿流体作为支持浴。研究结果确认，墨水丝的沉降或上浮由密度差（Δρ）决定，最终速度可通过改进的斯托克斯定律精准推导，这为材料变形及固化时间的精确匹配提供了理论依据。墨水自身的屈服应力与极低的界面张力确保了打印丝能始终保持完整的圆形截面；而高界面张力引发的打印丝断裂形成液滴，且可进一步利用重力实现可控沉积，为功能性复合材料提供了一种新的制备方式。

TEIW 通过调控打印压力、速度等参数与打印路径几何形状，可实现 2D 图案向曲线、双螺旋、四面体、分叉结构等复杂 3D 结构的可预测转化。其核心机制是通过打印参素来调控丝直径、形成沉降速度差异，借助不平衡力矩驱动结构的自主成型。该策略还展现出生物打印潜力，成功制备了模拟动静脉分支的血管样结构。实测 z 轴保真度达 86.48%-98.16%，在保持与传统EIW相当的效率同时，加工精度更优。此外，在三种功能各异的材料体系中成功制备了复杂结构：硅橡胶弹性体的整体成型、光固化树脂的自支撑结构打印，以及利用可移除水凝胶制备的三维微流道，证明了TEIW 策略的通用性。

自发2D-3D结构转变

该方法以改进的斯托克斯理论为基础，定量阐明了密度差产生的净浮力与支持浴粘度主导的粘滞阻力之间的相互作用，进而实现了打印丝沉浮行为的精准控制，整合了二维图案制造的简便性与三维结构的复杂性。此外，该方法具备单次打印同步集成流体、电学及结构等功能组件的能力，为制造下一代高度集成的、多功能的智能软器件开辟了新路径，可应用于定制化微电子、可灌注网络等领域。

原文链接：//www.nature.com/articles/s41467-025-66418-z