工学：多材料多ノズル3D印刷によるボクセル化されたソフトマター

ボクセルごとに設計・作製されたボクセル化物質への関心が増している。現在のところ、高い精度で3Dボクセル化物質を形成できる、広く採用されている唯一の方法はインクジェット式三次元（3D）印刷だが、印刷を成功させるには液滴を形成する物理過程に低粘度インクを使用する必要がある。これに対して、直接インクで書き込む押出式3D印刷法は、はるかに広範な材料でパターンを形成できる。しかし、多材料ボクセル化物質を、モノリシックな円柱状フィラメントを一層ずつ押し出すことによって作製するのは困難である。今回我々は、材料の組成と機能と構造がボクセルスケールでプログラムされた多材料多ノズル3D（MM3D）印刷を用いた、ボクセル化ソフトマターの設計と作製について報告する。今回のMM3D印刷ヘッドは、複数の粘弾性材料が接合部で合流する際に生じるダイオードのような挙動を利用して、8種までの異なる材料間でシームレスな高周波スイッチングを可能にし、ノズルの直径の3乗に近い体積のボクセルを形成する。我々は、例として、剛性が数桁異なる複数のエポキシ・エラストマーインクとシリコーン・エラストマーインクを共に印刷することによって、ミウラ折りパターンや、動きまわるヤスデのようなソフトロボットを作製した。今回の方法によって、複雑なモチーフで設計・製造できるボクセル化物質の幅がかなり広がる。

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