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“超級橡皮筋”:新型3D打印彈性材料

2024-07-08 11:28:16化工儀器網閱讀量:1257 我要評論


  【包裝印刷產業網 行業動態】3D打印技術的浩瀚宇宙中,彈性材料的出現如同一顆璀璨新星,為這一領域注入了前所未有的活力與可能性。3D打印彈性體,即利用增材制造技術直接構建具有彈性和柔韌性特性的物體,它們不僅擴展了3D打印的應用范疇,也深刻改變了產品設計、醫療健康、軟機器人等多個領域的面貌。
 
  7月4日,浙江大學化學工程與生物工程學院謝濤教授、吳晶軍研究員團隊設計出一種新型光敏樹脂,并用它通過3D打印做出能拉伸到自身長度9倍以上、憑借直徑1毫米的“身軀”提起10公斤物件的“超級橡皮筋”。相關成果日前發表在國際學術期刊《自然》上。
 
  區別于層層打印的方式,光固化3D打印技術好比沖印照片,利用紫外線激光對光敏樹脂固化,產品經過“曝光”從打印材料中“顯影”出來,使打印過程更快,更接近工業級應用標準。然而,光固化3D打印的產品通常比較脆,容易斷裂,主要被用于打印模型,不適用于對機械性能有較高要求的場景。
 
  論文第一作者、浙大杭州國際科創中心研究員表示,要讓3D打印技術能適應更多的場景,需要改變材料性能。因此,研究團隊在打印階段首先關注材料的反應活性和流動性,滿足材料成型的要求,在打印成型后再進行增韌處理。
 
  據了解,研究團隊是在已有的光敏樹脂分子中加入動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段和羧基。在打印前體材料階段,它們處于“潛伏”狀態。打印成型后,成品會被轉移到90攝氏度的“烤箱”中靜置一會兒,材料的分子結構和性能會悄然變化。
 
  研究人員用這類新型樹脂打印出一根“橡皮筋”后對其進行耐力測試。實驗顯示,“橡皮筋”能被拉伸到自身長度的9倍,承受94兆帕的拉力也不繃斷。此外,研究人員還用該材料制備出抗穿刺性能極佳的氣球等物件。
 
  我國學者制備出的超強韌3D打印彈性材料為制造業帶來了一次重大突破。這種光敏樹脂材料的強度和韌性,遠超現有的文獻報道和商業化產品中的同類材料。未來,期待其能夠大規模應用于高性能的產品,為我國制造業增添強勁動能。
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