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

瞻观前沿

7月4日，浙江大学消息，该校化学工程与生物工程学院谢涛教授、吴晶军研究员团队设计出一种新型光敏树脂，并用它通过3D打印做出能拉伸到自身长度9倍以上、凭借直径1毫米的身躯提起10公斤物件的超级橡皮筋，其性能远超其他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。

该论文第一作者、浙大杭州国际科创中心方子正研究员介绍，团队在已有的光敏树脂分子中加入动态受阻脲键、聚氨酯链段和羧基。在打印前体材料阶段，它们处于潜伏状态。打印成型后，成品会被转移到90摄氏度的烤箱中静置一会儿，材料的分子结构和性能会悄然变化。

据了解，研究人员用这类新型树脂打印出一根橡皮筋后对其进行耐力测试。实验显示，橡皮筋能被拉伸到自身长度的9倍，承受94兆帕的拉力也不绷断。此外，研究人员还用该材料制备出抗穿刺性能极佳的气球等物件。

吴晶军表示，这种光敏树脂材料的强度和韧性，远超现有的文献报道和商业化产品中的同类材料。这项研究进展为3D打印技术突破材料局限，大规模应用于高性能的产品制造带来了曙光。

图片来源：摄图网

技术价值观察

3D打印产业链上游主要包括3D打印设备核心零部件、软件系统和3D打印耗材的原料供应商;3D打印产业链中游包括3D打印材料制造商，3D打印设备制造商以及3D打印服务提供商;3D打印下游涵盖各应用领域，包括医疗健康、航空航天、建筑建材等。

我国研究员团队制备出超强韧3D打印弹性材料——新型光敏树脂，其性能远超现有的文献报道和商业化产品中的同类材料。因此，从3D打印产业链上看，该技术处于产业链的上游原材料环节。

宏观市场观察

——全球3D打印行业技术生命周期

全球3D打印行业专利技术在21世纪初得到初步发展，这一时期3D打印专利申请人数量和申请量处于较低水平。自2012年开始，3D打印行业专利技术的发展总体处于快速成长期，2018-2019年全球3D打印行业专利技术申请量或申请人数量整体达到最高水平，随后逐渐步入平稳发展时期。2023年申请人数量约2000位，申请量超过4000项。

——全球3D打印行业技术来源国

目前，全球3D打印第一大技术来源国为中国，中国3D打印专利申请量占全球3D打印专利总申请量的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%;排位第三的是欧洲专利局(EPO)，3D打印专利申请量占全球3D打印专利申请量的比例为12%。

——全球3D打印产业结构

据《Wohlers Report 2021》数据，2020年，全球3D打印产业结构中，来自3D打印服务的收入约74.54亿美元，占比达59.29%，同比增长了20.3%;全球3D打印设备实现销售额30.14亿美元，占比达23.97%，与2019年的30.13亿美元基本持平;全球3D打印材料销售额为21.05亿美元，相比2019年的19.16亿美元，增长9.9%。

——中国3D打印市场规模

受3D打印产品逐步规模化应用和部分积压的3D打印设备需求的释放，2021年中国3D打印产业规模增速加快。根据CCID统计的数据，2021年中国3D打印产业规模达到261.5亿元，同比增长了34.1%。近两年来，不少消费级的3D打印企业的营业收入增长迅速，营收规模超过10亿元以上的企业有所增加，结合CCID对中国3D打印市场的预测，初步估计2023年中国3D打印市场规模约为400亿元。

——中国3D打印材料市场规模

3D打印材料行业是3D打印产业的重要基础，根据CCID数据，2021年中国3D打印产业规模达到261.5亿元。初步统计2023年超过340亿元，3D打印材料占3D打印产业总规模的总比重在20%-30%之间，初步测算2023年中国3D打印材料行业市场规模超过80亿元。

——中国3D打印企业竞争格局

根据南极熊3D打印网公布的数据，结合部分上市公司公报，可根据企业营收将我国3D打印行业企业分为3个梯队，第一梯队包括创想三维和纵维立方两家消费级3D打印机龙头厂商，营业收入规模在10亿元以上;第二梯队包括铂力特、先临三维、光韵达等企业，平均年营收在1-10亿元间;第三梯队包括峰华卓立、极光创新等营收低于1亿元的企业。

——中国3D打印行业发展前景预测

随着3D打印产品在已有场景中应用规模进一步扩张，以及新场景、新应用的不断开拓，预计未来六年中国3D打印产业规模将持续高速增长，但规模增速将有所回落。预计2029年中国3D打印设备的市场规模将超1200亿元，2024-2029年复合年均增长率约为19.5%。

中国3D打印技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与3D打印关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华中地区，并且以广东、湖南省为重点发展区域，未来布局3D打印技术及其他效果技术的发展路径，极大可能性在于华南、华中地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区和番禺区、广东省深圳市龙华区、湖南省长沙市开福区所处3D打印的相关企业，以及该地方对于3D打印的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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