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“超級橡皮筋”：新型3D打印彈性材料
2024年07月05日 10:29:53
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：9265
7月4日，浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授、吳晶軍研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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”。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在3D打印技術(shù)的浩瀚宇宙中，彈性材料的出現(xiàn)如同一顆璀璨新星，為這一領(lǐng)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(shù)直接構(gòu)建具有彈性和柔韌性特性的物體，它們不僅擴(kuò)展了3D打印的應(yīng)用范疇，也深刻改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、醫(yī)療健康、軟機(jī)器人等多個領(lǐng)域的面貌。
7月4日，浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授、吳晶軍研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(guān)成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。
區(qū)別于層層打印的方式，光固化3D打印技術(shù)好比沖印照片，利用紫外線激光對光敏樹脂固化，產(chǎn)品經(jīng)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(yè)級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。然而，光固化3D打印的產(chǎn)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(jī)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(chuàng)中心研究員表示，要讓3D打印技術(shù)能適應(yīng)更多的場景，需要改變材料性能。因此，研究團(tuán)隊(duì)在打印階段首先關(guān)注材料的反應(yīng)活性和流動性，滿足材料成型的要求，在打印成型后再進(jìn)行增韌處理。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)是在已有的光敏樹脂分子中加入動態(tài)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(tài)。打印成型后，成品會被轉(zhuǎn)移到90攝氏度的“烤箱”中靜置一會兒，材料的分子結(jié)構(gòu)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(jìn)行耐力測試。實(shí)驗(yàn)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(xué)者制備出的超強(qiáng)韌3D打印彈性材料為制造業(yè)帶來了一次重大突破。這種光敏樹脂材料的強(qiáng)度和韌性，遠(yuǎn)超現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道和商業(yè)化產(chǎn)品中的同類材料。未來，期待其能夠大規(guī)模應(yīng)用于高性能的產(chǎn)品，為我國制造業(yè)增添強(qiáng)勁動能。
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