输入嵌入模式显示了添加到水凝胶中的纤维挤出机

卡内基梅隆大学工程学院的研究人员发明了一种开源的、商用的纤维挤出机，以促进未来对水凝胶和软机器人的研究。

水凝胶，顾名思义，开始是以单体的液体形态出现。这种粘稠液体可以由合成或天然材料制成，从聚酯到海藻酸钠，可以用作3D打印的墨水。墨水首先被装入注射器，然后作为细丝泵入针中，在3D打印后凝固形成多维结构，就像果冻首先作为液体混合，然后变成柔软可弯曲的甜点一样。当水凝胶被放置在合适的环境中，液体中的单体交联形成聚合物，这使水凝胶形成形状，并使其锁住水。

图形概要

你可能会想，这些柔软的材料也很脆弱：这是使用水凝胶用于机器人应用的一个缺点。为了解决这个问题，让水凝胶在更多的任务和恶劣的环境中使用，机械工程博士生Wenhuan Sun说，在Victoria Webster-Wood和Adam Feinberg的共同指导的研究生，设计了一种连续纤维挤出机，这种设备可以加强水凝胶，使它们在加载时不容易破裂或变形。Feinberg是生物医学工程和材料科学与工程的教授，此前他发明了3D打印机，纤维挤出机首次在其上进行测试。

3D 打印设备对于使纤维挤出机能够增强水凝胶至关重要

在打印过程中将纤维嵌入水凝胶中，可以增强它们的机械性能，使它们不那么脆弱。创造一个开源的、商业上可用的纤维挤出机将有利于未来水凝胶的研究。该团队的挤出机设计不仅相对便宜(约53美元)，而且能与许多家庭3D打印设备兼容，并已在嵌入合成纤维和天然纤维(包括丝和胶原蛋白)的水凝胶中成功测试。研究团队的论文发表在《HardwareX》上，几乎可以为其他想要进行光纤嵌入水凝胶3D打印实验的研究人员提供了一个公式。

“这篇论文描述了我们如何构建纤维打印中心的整个过程，这样其他人就可以参考我们的工作，然后在没有额外指导的情况下构建自己的工作，”Wenhuan Sun最后说到希望他们的研究能服务于机器人社区。

原文链接：https://techxplore.com/news/2022-09-hydrogels-pave-future-soft-robotics.html

论文链接：https://www.hardware-x.com/article/S2468-0672(22)00042-6/fulltext