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　　經(jīng)過這幾年的普及，人們對3D打印技術(shù)早已不再感到陌生。不過，最近網(wǎng)絡(luò)上流行的幾個有關(guān)3D打印的演示動圖似乎顯得格外酷炫而特別：在五顏六色的液體中，埃菲爾鐵塔、“富勒烯”形狀的空心球體等模型像變魔術(shù)一樣被從液面上“拉”了出來：

　　這些神奇的動圖都出自最近發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上的一篇有關(guān)3D打印技術(shù)的研究論文[1]。這種新技術(shù)顯然也征服了期刊的編輯，在期刊封面上都出現(xiàn)了這個從液體中打印出來的“倒立鐵塔”的身影。那么，這種液體3D打印技術(shù)究竟有什么過人之處？球和塔又是怎么從液體里“拉”出來的呢？

　　《科學(xué)》封面上的3D打印

　　液體如何變固體？

　　把相對容易流動的液體材料變成固體，這種思路其實并不新鮮，硫化橡膠就是這種材料加工方式的典型例子。那么，固化的過程是如何發(fā)生的呢？下面，就讓我們來看圖說話：

　　在圖中，小a、小b、小c等等是一群活潑的聚合物分子，因為這些鏈狀的分子之間很容易相互移動，所以看上去是一灘黏黏的液體（有時候可能粘度很大，比如硫化前的天然橡膠，它從樹上滴下來的速度非常緩慢）。有一天惡魔把一把單純善良的固化劑混進(jìn)了小兄弟里面，小兄弟活潑依舊，絲毫沒有發(fā)現(xiàn)危險的存在。突然有一天惡魔把這灘小兄弟連固化劑一起放進(jìn)了高溫高壓的一個東西里面（一般稱為硫化機(jī)/熱壓機(jī)），然后看似無害的固化劑長出了魔爪，死死抓住了小兄弟們，一個又一個的魔爪分別抓住不同的兄弟們，產(chǎn)生了很多交聯(lián)結(jié)構(gòu)，即使沒有了高溫高壓也不會再放開。最后小兄弟們再也不能隨便活動了，這灘液體也變成了硬硬的一塊——這就是固化過程的通（dou）俗（bi）解釋。當(dāng)然也有些固化劑的固化原理是引發(fā)小分子聚合物上的基團(tuán)相互反應(yīng)的，這種一般被稱為引發(fā)劑。

　　小球怎么被“拉”出來？

　　在從液體里“拉”出固體的3D打印技術(shù)當(dāng)中，活化固化劑的方式從熱壓變成了光，所以這種技術(shù)被稱為立體光固化成型（Stereo lithography Appearance，SLA）。這里所用到的液體材料被稱為光敏樹脂，一般是環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯等摻雜一些對特定波長敏感的光引發(fā)劑制成的。這類技術(shù)本身也并不是什么新生事物了，它的歷史可以追溯到1984年。

　　簡單來說，立體光固化的過程就是光照射光敏樹脂表面，使其固化成薄薄的一層固體，已經(jīng)固化完成的部分被一塊基板黏附著，逐漸與光照射面拉開一定距離（通常是每次移動十幾個微米），然后在上一層固化樹脂的基礎(chǔ)上再進(jìn)行下一層的照射和固化。經(jīng)過層層固化疊加之后，最終就形成一個完整的立體結(jié)構(gòu)。下面這張圖表示的就是SLA設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，固化反應(yīng)發(fā)生在打印樹脂與透光玻璃板的交界面上，由于光照射面在液面的下方，打印的過程看上去就像從液體里“拉”出了打印制件一樣。