Hydrogeler, hydrofila nätverk av polymerkedjor som kan hålla kvar en stor mängd vatten, har använts i stor utsträckning i en mängd olika tillämpningar. De senaste framstegen inom mycket töjbara hydrogeler har utökat deras tillämpningar till områdena mjuk robotik, transparenta pekpaneler och andra applikationer som kräver stor deformation.

Dock, traditionella tillverkningsmetoder, som huvudsakligen är beroende av formning och gjutning, begränsa tillämpningsområdet på grund av den begränsade geometriska komplexiteten och den relativt låga tillverkningsupplösningen. Tillsammans med den senaste snabba utvecklingen inom 3-D-utskrift, olika försök har också gjorts att använda 3-D-utskrift för att tillverka hydrogelstrukturer med komplexa geometrier inklusive vaskulära nätverk, porösa ställningar, meniskersättningar och andra. Ändå, befintliga 3-D-tryckta hydrogeler har inte hög utskriftsupplösning, hög geometrisk komplexitet samt hög töjbarhet, vilket gör dem olämpliga för många applikationer.

Nyligen, forskare från Singapore University of Technology and Design (SUTD) Digital Manufacturing and Design (DManD) Center och Hebrew University of Jerusalem (HUJI) har utvecklat en familj av mycket töjbara och UV-härdbara hydrogeler som kan sträckas med upp till 1300 %, och är lämpliga för UV-härdningsbaserade 3D-utskriftstekniker. Dessa har använts för att tillverka hydrogelstrukturer som kräver hög utskriftsupplösning och hög geometrisk komplexitet. Detaljer om detta arbete publicerades i aprilnumret 2018 av Journal of Materials Chemistry B och det fanns också på framsidan.

"Vi har utvecklat det mest töjbara 3D-tryckta hydrogelprovet i världen, " sa assisterande professor Qi (Kevin) Ge från SUTD:s Science and Math Cluster, som är en av medledarna för detta projekt. Han tillade:"Det tryckta hydrogelprovet kan sträckas med upp till 1300%. Samtidigt, kompatibiliteten hos dessa hydrogeler med digital ljusbearbetningsbaserad 3-D-utskriftsteknik tillåter oss att tillverka hydrogel 3-D-strukturer med upplösningar på upp till 7 μm och komplexa geometrier."

"De tryckta töjbara hydrogelerna visar en utmärkt biokompatibilitet, som tillåter oss att direkt 3-D-printa biostrukturer och vävnader. Den stora optiska klarheten hos dessa hydrogeler ger möjlighet till 3D-utskrift av kontaktlinser. Mer viktigt, dessa 3-D-utskrivbara hydrogeler kan bilda stark gränssnittsbindning med kommersiella 3-D-utskriftselastomerer, som tillåter oss att direkt 3-D-skriva ut hydrogel-elastomer-hybridstrukturer såsom ett flexibelt elektroniskt kort med en ledande hydrogelkrets tryckt på en elastomermatris, sa professor Ge.

"Övergripande, vi tror på de mycket töjbara och UV-härdbara hydrogelerna, tillsammans med UV-härdningsbaserade 3D-utskriftstekniker, kommer att avsevärt förbättra förmågan att tillverka biostrukturer och vävnad, kontaktlinser, flexibel elektronik, och många andra applikationer, " sa professor Shlomo Magdassi som är en medledare för detta projekt vid HUJI.