Команда из Калифорнийского университета нашла способ 3D-печати с использованием эластомеров, называемых bottlebrush, что переводится как «щеточка для бутылок». Материал состоит из молекул с плотным ветвлением, имеющих длинные боковые цепи, прикрепленные к линейному полимерному остову. Необычная структура наделяет состав рядом уникальных и потенциально полезных свойств. Данное открытие особенно важно, потому что материал имеет текстуру: мягкую и гибкую, как ткань человека.

Интересные особенности эластичного полимера для 3D-печати

Эластомеры – это общее название эластичных полимеров, таких как резина. В настоящее время доступна печать полимерами с гибкой линейной структурой или более жесткими материалами, состоящими из длинных прямых цепочек молекул. Но полимеры в форме ершика - совсем другое дело. Названные так, потому что они обладают маленькими полимерными «щетинками», прикрепленными к линейной основе базового полимера, структура, которых позволяет им соединяться вместе, образуя более гибкие материалы. Механические свойства легко корректировать, контролируя форму полимерных цепочек.

В настоящее время полимеры bottlebrush можно производить только с помощью трудоемких процедур формования. Однако исследование, опубликованное в журнале Science Advances, может существенно изменить ситуацию. Учеными случайно обнаружен новый полимер – полумягкое вещество, которое сохраняет форму, но при комнатной температуре становится жидким под воздействием небольшого давления (подобные составы известны как жидкости, имеющие предел текучести). Эта реакция легко обратима. Это означает, что сырье может быть жидким, чтобы пройти через шприц, а затем снова затвердеть. Полимеры bottlebrush «самособираются» в твердое тело, образуя связи, достаточно слабые, чтобы они распадались при соответствующем воздействии.

Данная характеристика эластомера означает, что его можно использовать в технологии Direct Ink Writing – подача пасты низкой вязкости через сопло или шприц для затвердевания после печати. Команда университета напечатала материалом посредством модифицированного устройства LulzBot TAZ Workhorse. После завершения процесса создания исследователи поместили тестовые образцы под ультрафиолетовый свет, чтобы отвердить их. Это стало возможно благодаря добавлению фотополимеризующегося компонента, который соединил близлежащие полимерные звенья, чтобы сделать напечатанный продукт более прочным.

Полимер для 3D-печати характеризуется уникальными свойствами:

•    Модуль упругости разработанного материала в 1000 раз ниже, чем у эластичной ленты.

•    Вещество очень мягкое и гибкое без использования воды или растворителей, а на ощупь напоминает человеческую ткань.

•    Материал способен растягиваться в 3-4 раза больше собственной длины

Новый полимер может быть весьма полезным, особенно при печати биомедицинской ткани или электроники с сенсорным управлением. Команда университета очень взволнована возможностью его использования в лечебных целях. В исследовании отмечается, что получаемые полимеры относятся к группе бензофенонов, которые, как правило, хорошо переносятся организмом, а  строение структуры материала будет только этому способствовать.

По утверждению разработчиков, сверхмягкие эластомеры могут применяться в качестве имплантатов и уменьшить воспаление и отторжение материала организмом, если механические свойства импланта соответствуют естественной ткани.