1970年，NASA科学家Alan Schoen发现螺旋形是无限连接三重周期的小表面，不包含直线。它们可以在自然界中找到，例如在嵌段共聚物中。其已经被用于3D打印的中，以制造出强大的材料。

 

　　今年1月份，麻省理工学院3D研究人员使用螺旋形结构打印了超强石墨烯结构，声称这些结构可能比钢强10倍。这项研究似乎激发了3D打印螺旋形的兴趣，这个话题仍然是材料科学家非常感兴趣的。

 

　　来自阿布扎比马斯达尔科学和技术研究所的研究人员现在已经开展了一个gyroid行动，用工业PolyJet 3D打印机3D打印一系列的螺旋状复合结构。

 

　　研究人员的连续螺旋形复合材料包括一个坚硬的皮肤或壳，拥抱一个软的核心，基于螺旋形的三重周期性小表面（TPMS）。对于这些表面，组织工程研究人员特别感兴趣，将空间分成两个或更多个缠绕的迷宫部分，不含有被包围的空隙。

 

　　这意味着研究人员可以使用3D打印机将两种单独的材料交织成一种螺旋型复合材料。马斯达尔科学家的希望是复合材料承担两种组成材料的积极机械性能，从而使复合材料机械性能优于两者。

 

 

       近发表的一篇研究论文表明科学家已经实现了他们的目标，Masdar的研究人员使用Stratasys公司的Objet260 Connex 3D打印机，将他们所说的“一步式”工艺整合到自然形成的聚合物共连续多孔复合材料的直接3D打印中。商业上可用的Stratasys PolyJet材料为VeroWhite和TangoGray。

 

　　当研究人员Oraib Al-Ketan、Ahmad Soliman、Ayesha M. AlQubaisi和Rashid K. Abu Al-Rub开始3D打印一系列螺旋体复合材料（不同密度、不同比例的VeroWhite和TangoGray）以进行测试，利用这些实验的结果推导出材料的力学性能。扫描电子显微镜（SEM）被用来测量3D打印的质量和表征测试样品的断裂行为。

 

　　在Advanced Engineering Materials上发表的研究结果证实了研究人员的假设：通过在3D打印之前改变蜂窝状复合材料的组成，可以获得一系列力学性能。也许重要的是，将两种3D打印材料组合在一起的过程导致韧性值远高于通过单独3D打印基材可以获得的韧性值。
 

 

 

       例如，由100％VeroWhite制成的结构在10％应变下失效。然而，一些更易延展的复合材料在致密化或失效发生之前可能承受高达60％的应变。

 

　　据悉，这项研究可能会影响到工程界。据马斯达尔研究人员介绍，3D打印研究表明，控制螺旋型多孔复合材料的空间组成是可能的，这意味着工程师将能够优化材料的物理属性，对其进行微调以满足特定的工程应用。

 

　　研究人员还指出，这种复合材料可以用VeroWhite和TangoGray以外的各种各样的3D打印材料制成，这表明3D打印材料的各种组合可以为创建特定应用的功能复合材料带来更大的设计自由度。