工程师开发出可瞬间自我修复的3D打印磁性墨水

近日，一群来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UCSD）的工程师成功地开发出一种可3D打印磁性墨水，该墨水可被用来制造具有自我修复功能的电池、机电传感器、基于织物的可穿戴式电路等。现有的传统自我修复材料数天后才能起作用，而这种新型磁性墨水可在瞬间自动完成自我修复。



这项研究发表在最近一期的《Science Advances》杂志上，文中展示了工程师们如何用钕(一种非常柔软的银色金属材料)和碳黑(一种具有电化学性能、通常被用来制造电池和传感器的材料)来开发这款创新性的可3D打印磁性墨水。

为了制造这种墨水，工程师们使用微颗粒的钕，其中每一颗钕的磁场比自身体积还要大。这些微颗粒也是按照由一个磁场确定的精确方向来摆放的，这个磁场最终会让这些微颗粒再次聚集在一起，即使它们被撕裂开。根据这项研究，新的磁性墨水可在0.05秒内修复好一个3毫米宽的裂口。

为了测试这种能自我修复的磁性墨水，研究人员先3D打印了一系列电池、机电传感器和基于织物的电路，随后他们用拉扯、切割等方式对其进行破坏。事实证明，磁性墨水可以一次次地完成自我修复。例如，研究人员甚至对同一个设备的同一个地方进行了9次破坏，但他们发现这种墨水依然可以完成自我修复，同时仍然保持其大部分的导电功能。

在另一个例子中，研究人员在一件T恤上3D打印了一个能自我修复的电路，并将其连接到一个纽扣电池和LED灯上。当工程师们剪开T恤和3D打印电路时，LED灯灭了，但片刻之后，LED灯又重新亮了起来。

西北大学（Northwestern University）的博士后研究员及论文的第一作者之一Amay Bandodka解释说：“我们想用普通的廉价材料来开发一个具有自我修复能力的智能系统。”事实证明，在这方面他们已经取得了一定的成功，但眼前仍有许多工作要做。

UCSD的工程师们希望用不同的材料来开发更多的3D打印墨水，以满足一系列更广泛的应用。他们也希望建立一个计算机系统，借助该系统，他们可在对新的自我修复材料和油墨进行真实测试前对其进行模拟。