根据科创板日报，通常情况下，若要想制作一个充满液体的3D打印对象，你必须在打印对象之后注入液体。然而近期，德国哈雷-维滕贝格大学（Martin-Luther-University Halle-Wittenberg）的研究人员研发了一种全新的工艺，可以一步完成全部打印需求，未来或可用于制造自愈合材料甚至电池组件。
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Martin-Luther-University Halle-Wittenberg
FDM与DWI的结合
成型与注液协同完成
据悉，该技术利用了一个独特的系统，包含了两个3D打印头——一个通过连续挤压多层熔融聚合物来构建物体，另一个（喷墨打印头）则用来储存微小的液滴。
具体而言，这个过程从挤出机头打印一个固体聚合物基开始，在该聚合物基上打印一个由交叉的聚合物链组成的华夫饼状网格。接下来，喷墨头将液滴滴入网格内的每个缝隙中。然后压出机头重新开始工作，在网格的顶部打印一个实心盖，密封里面的液体。
在一项演示中，科学家们打印了由可生物降解聚合物制成的胶囊，里面填充了“活性液体物质”。即使在经受打印过程的高温后，液体仍然保持其活性性质，这表明该系统可以用于制造在体内缓慢释放药物的胶囊。
在另一个演示中，一种发光的液体被密封在塑料材料中。当材料随后被压到破裂点时，液体会泄漏出来，并以此清楚地表明损坏已经发生。这种材料最终可能被用于飞机或汽车的关键部位，以发出这些部位可能承受了过大机械应力的警告。
研究人员还称，一旦这项3D打印技术得到进一步的发展，它将有望被用于制造自愈合材料甚至电池组件。根据该研究团队负责人Wolfgang Binder教授，未来在于更复杂的方法，将几个生产步骤结合起来。这就是为什么他们在寻找一种在打印过程中将液体直接融入材料的方法。
l内容来源：科创版日报
3D科学谷Review
3D打印技术自诞生以来，已经应用到医疗、军工、航天、汽车、电子等各个领域。此外，其在锂离子电池、锂氧电池、锌离子电池等储能体系中也得到了初步应用。
此前，3D科学谷曾介绍过深圳大学增材制造研究对低温直写3D打印制造锂电池电极的制造进行了研究，3D打印LiFePO4正极与Li4Ti5O12负极，未来可应用于助听器、电子手环等终端。
深圳大学增材制造研究所
高倍率性能
根据3D科学谷的市场观察，在3D打印电池方面，日前，苏州大学能源学院教授孙靖宇与中国科学院院士、北京大学教授刘忠范团队构建出3D打印硫正极，并获得了具有高倍率性能和高面容量的锂硫电池。相关技术还可推广到其他新兴的储能设备，为发展新型、高效、规模化的电极构筑方法提供重要借鉴。
根据孙靖宇，面向能量存储应用领域的3D打印技术目前仍存在许多关键瓶颈，比如电极的打印精度对设备配置提出更高的要求、打印墨汁的制备工艺亟待系统探索，以及缺乏规模化印刷装备等。
团队设计了包含硫/碳和LaB6电催化剂的混合墨汁，用于打印高性能的硫正极。金属性LaB6电催化剂可以均匀地分布在3D打印的架构内，自发地确保有丰富的活性位点用于多硫化物的固定和转化，从而实现高效率的放电或充电过程。
产业化面临诸多挑战
不过根据刘忠范，在走向实用化和产业化进程中，锂硫电极方面还存在诸多关键问题需要解决。开发3D打印自支撑结构的硫正极值得关注。
首先是正极碳含量。根据孙靖宇，为了解决硫的绝缘性问题，通常需要添加较多填量的导电碳来平衡，从而造成锂硫电池体积能量密度低。因此，为了获得高体积能量密度的锂硫电池，需要提高硫正极的振实密度及采用少碳甚至无碳硫宿主。
其次是电解液用量。根据孙靖宇，由于硫正极的多孔性导致需要消耗大量电解液，为了获得高能量密度的锂硫电池，需要通过优化正极的孔结构，降低电解液的用量。
此外，金属锂负极也是关键问题之一，即在规模化锂硫体系中，须采取抑制其枝晶生长策略等，保证锂负极的安全性。
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