继多点触控之后豆油

经过这几年的普及，人们对早已不再感到陌生。不过，最近网络上流行的几个有关的演示动图似乎显得格外酷炫而特别：在五颜六色的液体中，埃菲尔铁塔、 富勒烯 形状的空心球体等模型像变魔术一样被从液面上 拉 了出来。

这些神奇的动图都出自最近发表在《科学》（Science）上的一篇有关 D打印技术的研究论文。这种新技术显然也征服了期刊的编辑，在期刊封面上都出现了这个从液体中打印出来的 倒立铁塔 的身影。那么，这种液体 D打印技术究竟有什么过人之处？球和塔又是怎么从液体里 拉 出来的呢？

《科学》封面上的 D打印

液体如何变固体？

把相对容易流动的液体材料变成固体，这种思路其实并不新鲜，硫化橡胶就是这种材料加工方式的典型例子。那么，固化的过程是如何发生的呢？下面，就让我们来看图说话：

在图中，小a、小b、小c等等是一群活泼的聚合物分子，因为这些链状的分子之间很容易相互移动，所以看上去是一滩黏黏的液体（有时候可能粘度很大，比如硫化前的天然橡胶，它从树上滴下来的速度非常缓慢）。有一天恶魔把一把单纯善良的固化剂混进了小兄弟里面，小兄弟活泼依旧，丝毫没有发现危险的存在。突然有一天恶魔把这滩小兄弟连固化剂一起放进了高温高压的一个东西里面（一般称为硫化机/热压机），然后看似无害的固化剂长出了魔爪，死死抓住了小兄弟们，一个又一个的魔爪分别抓住不同的兄弟们，产生了很多交联结构，即使没有了高温高压也不会再放开。最后小兄弟们再也不能随便活动了，这滩液体也变成了硬硬的一块 这就是固化过程的通（dou）俗（bi）解释。当然也有些固化剂的固化原理是引发小分子聚合物上的基团相互反应的，这种一般被称为引发剂。

小球怎么被 拉 出来？

在从液体里 拉 出固体的 D打印技术当中，活化固化剂的方式从热压变成了光，所以这种技术被称为立体光固化成型（Stereo lithography Appearance，SLA）。这里所用到的液体材料被称为光敏树脂，一般是环氧树脂或不饱和聚酯等掺杂一些对特定波长敏感的光引发剂制成的。这类技术本身也并不是什么新生事物了，它的历史可以追溯到1984年。

简单来说，立体光固化的过程就是光照射光敏树脂表面，使其固化成薄薄的一层固体，已经固化完成的部分被一块基板黏附着，逐渐与光照射面拉开一定距离（通常是每次移动十几个微米），然后在上一层固化树脂的基础上再进行下一层的照射和固化。经过层层固化叠加之后，最终就形成一个完整的立体结构。下面这张图表示的就是SLA设备的基本结构，固化反应发生在打印树脂与透光玻璃板的交界面上，由于光照射面在液面的下方，打印的过程看上去就像从液体里 拉 出了打印制件一样。

CLIP：更快、更光滑

而这次的论文展示的是一种名叫连续液态界面制造（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）的改良技术，从本质上讲，它也是立体光固化技术的一种。但作为登上《科学》封面的新技术，它绝不仅仅是这么简单。CLIP技术不仅可以稳定地提高 D打印速度，同时还可以大幅提高打印精度。这种新型的CLIP技术制作一个普通模型所需要的时间只有短短几分钟，与传统方法相比快了几十倍。而且，它还可以相对轻松地得到无层面（layerless）的打印制品（参见下图）。与传统光固化技术相比，CLIP带来的这种改变可以堪称是革命性的。

打印制品的显微结构。图片来自原论文

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