在天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，膠原蛋白或纖維素纖維作為增強(qiáng)相，嵌入木質(zhì)素、半纖維素或膠原蛋白基質(zhì)中。纖維束沿應(yīng)力方向定向排列，其組織結(jié)構(gòu)主要通過環(huán)境溫度下的溶液物理化學(xué)過程形成。與自然界的生物合成機(jī)制類似，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的新型3D打印工藝可實(shí)現(xiàn)纖維股的精準(zhǔn)沉積——通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化將纖維定位在關(guān)鍵位置，并沿負(fù)載方向定向排列。然而，天然纖維（如纖維素）對(duì)高溫敏感，難以適配傳統(tǒng)熱塑性3D打印工藝。

    德國(guó)紡織纖維研究所與Arburg合作的研究成果，成功開發(fā)出嵌入纖維素基質(zhì)的連續(xù)纖維素纖維3D打印復(fù)合材料組件。該新型工藝可在環(huán)境溫度下完成復(fù)合材料制造，實(shí)現(xiàn)材料與部件的一次性同步生產(chǎn)，模擬自然界的低溫合成機(jī)制。

    具體工藝中，纖維素纖維股首先通過粘合劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理，以確保打印過程中的可操作性。特殊設(shè)計(jì)的打印頭將粘合劑轉(zhuǎn)化為被連續(xù)纖維素纖維包裹的基質(zhì)材料。由于纖維素纖維與基質(zhì)具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，該復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的成分穩(wěn)定性，其機(jī)械性能（如斷裂強(qiáng)度）表現(xiàn)尤為突出。

    研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的基于溶液的節(jié)能制造方法，還可推廣至其他復(fù)合材料體系，尤其適用于需大規(guī)模加工的溫度敏感材料（如天然纖維或纖維素纖維）。這一創(chuàng)新為環(huán)境溫度下高效制備高性能纖維復(fù)合材料提供了新路徑。