研究人员使用三维打印机制造出在拉伸时会改变颜色的聚合物结构（《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Appl. Mater. Interfaces)，2014，DOI：10.1021/am506745m）。该团队表示，这种3D打印方法可以用来构建易于读取的机械力传感器，如果使用标准方法，则很难甚至不可能制造出来。
功能聚合物会响应光、热和机械力等刺激而改变形状或组成，并且有望用作传感器或用于药物输送设备。但是，使用标准制造技术将这些材料整合到设备中是一项挑战。例如，涉及光或热的方法可能会过早触发材料的功能反应。
因此，研究人员在处理功能聚合物时通常会使用模具。然而，这种策略会限制最终结构的形状和复杂性。为了构建具有独特功能的设备，华盛顿大学的安德鲁·J·博伊德斯顿 (Andrew J. Boydston)将目光投向了3D打印，将其作为一种塑造功能聚合物的强大且多功能的方法。
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博伊德斯顿及其同事希望使用商用3D打印机来制造在拉伸时会改变颜色的力传感器。他说，这种设备可用于测量特定材料上的结构载荷或跟踪材料经历特定力的次数。
研究人员首先开发了一种对机械力敏感的聚合物，该聚合物可以承受商用3D打印机的挤出，而不会改变颜色或被热损坏。他们合成了含有50%重量的螺吡喃的聚己内酯聚合物。施加机械力会导致螺吡喃异构化为紫色的部花菁。
然后，研究人员使用3D打印机制造了一种主要由商用聚己内酯制成的狗骨形设备，但在内部有一条含有螺吡喃的聚合物条。当他们拉动设备的一端时，它会拉伸并永久变形，并且内部的传感器条变为紫色。
为了测试该聚合物作为传感器的能力，研究人员打印了另一种可以记录施加在材料上的最大力的设备。他们在商用聚己内酯内部嵌入了四个螺吡喃聚合物正方形。最终改变颜色的正方形数量取决于研究人员拉动设备的力度。通过记录设备的长度和施加的力的大小，研究人员可以将施加的力校准为观察到的颜色变化。当他们拉伸其他设备时，他们只需数一下紫色正方形的数量，就可以快速估计出施加的力的大小。
博伊德斯顿说，用模具很难制备一种在一个材料内部嵌入另一个聚合物正方形的设备。他补充说，3D打印机可以快速且可重复地创建这些设备。
以色列理工学院的查尔斯·E·迪森德鲁克 (Charles E. Diesendruck)表示，这项工作将使研究人员更容易使用机械敏感聚合物构建设备。他说，3D打印机的灵活性将使他们能够尝试不同类型的功能聚合物和设备形状。