“超级橡皮筋”问世！我国科研团队制备出超强韧3D打印弹性材料：1毫米“身躯”提起10公斤物件【附3D打印技术赛道观察图谱】

ze10个月前 (07-08)资讯245

放眼前沿

7月4日，浙江大学报道，该校化学工程与生物工程学院教授、吴研究员团队设计出一种新型光敏树脂，并利用其通过3D打印制作出可拉伸至自身长度9倍以上、可举起10公斤物体的“超级橡皮筋”，其“身体”直径为1毫米，性能远超其他3D光固化打印弹性体。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然》上。

论文第一作者、浙江大学杭州国际科技创新中心方子正研究员介绍，团队在现有的光敏树脂分子中加入了动态受阻脲键、聚氨酯链段和羧基。在打印前体材料的阶段，它们处于“潜伏”状态。打印成型后，成品会被转移到90摄氏度的“烤箱”里一段时间，材料的分子结构和性质会悄然发生变化。

据了解，研究人员用这种新型树脂打印了一个“橡皮筋”，并测试了它的耐用性。实验表明，“橡皮筋”可以拉伸到自身长度的9倍，在94 MPa的拉力下不断裂。此外，研究人员还利用这种材料制备了气球和其他具有优异抗穿刺性的物体。

吴表示，这种光敏树脂材料的强度和韧性远远超过现有文献报道和商业产品中的同类材料。这一研究进展为3D打印技术突破材料限制，大规模应用于高性能产品制造带来了曙光。

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观察技术价值

3D打印产业链上游主要包括3D打印设备核心部件、软件系统、3D打印耗材的原材料供应商；3D打印产业链的中游包括3D打印材料制造商、3D打印设备制造商和3D打印服务商。3D打印的下游涵盖了各个应用领域，包括医疗健康、航空空航天、建材等等。

中国的一个研究团队制备了一种用于3D打印的超韧弹性材料——一种新型光敏树脂，其性能远远超过现有文献报道和商业产品中的同类材料。所以从3D打印产业链来看，这项技术处于产业链的上游原材料环节。

宏观市场观察

——全球3D打印产业的技术生命周期

全球3D打印行业的专利技术最初是在21世纪初发展起来的，这一时期3D打印专利的申请人和申请量都处于较低水平。自2012年以来，3D打印行业的专利技术发展总体上处于快速增长期。2018-2019年，全球3D打印行业专利技术申请量或申请量整体达到最高水平，随后逐渐进入平稳发展期。2023年报名人数约2000人，申请人数超过4000人。

——全球3D打印产业的技术来源国

目前，中国是全球最大的3D打印技术来源国，中国3D打印专利申请量占全球3D打印专利申请总量的30%；其次是美国，3D打印专利申请量占全球3D打印专利申请量的25%；第三位是欧洲专利局(EPO)，全球3D打印专利申请比例为12%。

-全球3D打印产业结构

根据《沃勒报告2021》的数据，2020年，全球3D打印产业格局中，3D打印服务收入约为74.54亿美元，占比59.29%，同比增长20.3%；3D打印设备全球销售额达30.14亿美元，占比23.97%，与2019年的30.13亿美元基本持平；3D打印材料的全球销售额为21.05亿美元，较2019年的19.16亿美元增长9.9%。

-中国3D打印市场规模

由于3D打印产品的逐步大规模应用，以及部分积压的3D打印设备需求的释放，2021年中国3D打印行业的规模增长将加速。据CCID统计，2021年中国3D打印产业规模达到261.5亿元，同比增长34.1%。近两年，多家消费级3D打印企业营业收入快速增长，营收超过10亿元的企业不断增加。结合CCID对中国3D打印市场的预测，初步预计2023年中国3D打印市场规模约为400亿元。

——中国3D打印材料的市场规模

3D打印材料产业是3D打印产业的重要基础。据CCID数据显示，2021年中国3D打印产业规模将达到261.5亿元。据初步统计，2023年将超过340亿元，3D打印材料占3D打印产业总规模的总比例将在20%-30%之间。初步预计，2023年中国3D打印材料行业市场规模将超过80亿元。

——中国3D打印企业的竞争格局

根据南极熊3D打印网公布的数据和部分上市公司的公告，我国3D打印企业按营收可分为三个梯队。第一梯队包括消费级3D打印机领先厂商Creative 3D和Vertical Dimension Cube两家，营业收入超过10亿元。第二梯队包括铂金、仙林三维、广运达等企业，年均营收1-1亿元；第三梯队包括营收在1亿元以下的企业，如风华卓立、极光创新。