美國能源部橡樹嶺國家實驗室的研究人員設計了一種新型聚合物，用於(yu) 粘結劑噴射3D製造中的矽砂，這是一種3D打印方法，被工業(ye) 界用於(yu) 原型設計和零件生產(chan) 。這種可打印的聚合物能夠使沙子結構具有複雜的幾何形狀和特殊的強度，而且還能溶於(yu) 水。

發表在《自然-通訊》上的這項研究展示了一座3D打印的沙橋，6.5厘米的沙橋可以承受300倍於(yu) 自身重量的重量，這一壯舉(ju) 類似於(yu) 12座帝國大廈坐在布魯克林大橋上。粘合劑噴射打印過程比工業(ye) 界使用的其他3D打印方法更便宜、更快速，並使其有可能從(cong) 各種粉末狀材料中創建3D結構，在成本和可擴展性方麵具有優(you) 勢。這一概念源於(yu) 噴墨打印，但不是使用墨水，而是由打印頭噴射出液體(ti) 聚合物來結合粉末狀材料，如沙子，逐層建立起一個(ge) 三維設計。結合的聚合物使打印的沙子具有強度。

該團隊利用聚合物的專(zhuan) 業(ye) 知識，定製了一種聚乙烯亞(ya) 胺（或PEI）粘合劑，與(yu) 傳(chuan) 統的粘合劑相比，它使沙子部件的強度提高了一倍。通過粘合劑噴射打印的部件在從(cong) 打印床中取出時最初是多孔的。它們(men) 可以通過在設計中滲入一種叫做氰基丙烯酸酯的超級膠水材料來加強，這種材料可以填補縫隙。這第二步在第一步的基礎上提供了八倍的強度增加，使聚合物沙子複合材料比任何其他和任何已知的建築材料（包括磚石）更堅固。

用傳(chuan) 統粘合劑形成的部件通過滲透材料（如超級膠水）變得更密實，但沒有一個(ge) 能達到接近PEI粘合劑的性能。PEI粘合劑令人印象深刻的強度源於(yu) 聚合物在固化過程中與(yu) 氰基丙烯酸酯反應的方式。這種高強度聚合物沙子複合材料提升了可以用粘合劑噴射方法製造的零件複雜性，實現了更複雜的幾何形狀，並擴大了製造、工具和建築的應用。