Комбинација флексибилности и еластичности чини еластичне материјале неопходним у широком спектру индустрија, укључујући аутомобилску, грађевинску и робу широке потрошње. Штавише, они су све привлачнији у новим областима као што су микрофлуидика, мека роботика, носиви уређаји и медицински уређаји. Међутим, довољна механичка чврстоћа је предуслов за сваку примену. Стога је решавање наизглед контрадикторних атрибута између мекоће и снаге увек била вечна потрага.
Природна паукова свила има изузетну снагу, пружајући непрекидан извор инспирације за дизајнирање синтетичких меких материјала. Иако је његову јединствену надградњу тешко поновити, општији принцип пројектовања слојевитих структура даје корисне савете за пројектовање еластичних материјала високе механичке чврстоће. Међутим, горе наведени принципи дизајна не могу се директно применити на 3Д штампање засновано на дигиталној обради светлости (ДЛП). ДЛП штампање захтева брзо очвршћавање на светлости да би се постигло неопходно брзо желирање. Према томе, фотополимерне смоле обично садрже значајну количину мултифункционалних акрилата или метакрилата, што озбиљно ограничава слободу молекуларног дизајна. Поред тога, брзо очвршћавање може довести до неуједначеног формирања мреже и заосталих напрезања, који су такође штетни за механичке перформансе.
Потенцијал за масовну производњу 3Д штампе омета ниска ефикасност производње (брзина штампања) и неадекватан квалитет производа (механичке перформансе). Најновија достигнућа у ултра брзом 3Д штампању фотополимера ублажавају проблем ефикасности производње, али типична механичка својства штампаног полимера и даље су далеко иза традиционалних техника обраде.
Недавно је тим професора Ксие Таоа и сарадника истраживача Ву Јингјуна са Факултета за хемијско инжењерство и биоинжењеринг на Универзитету Зхејианг објавио чланак под насловом „Еластомери за 3Д штампање са изузетном снагом и чврстоћом“ у часопису Натуре. Студија је известила о хемији смоле штампане 3Д фотографијама која је произвела еластомере са затезном чврстоћом од 94,6 МПа и жилавошћу од 310,4 МЈ м-3, што је далеко више од било ког 3Д штампаног еластомера. Механички гледано, ово се постиже штампањем динамичких ковалентних веза у полимерима, омогућавајући реконфигурацију топологије мреже и олакшавајући формирање хијерархијских водоничних веза (посебно амидних водоничних веза), раздвајање микрофаза и интерпенетрирајућих структура, чиме се синергистички промовишу одлична механичка својства. Овај рад пружа светлију будућност за производњу великих размера помоћу 3Д штампања.
Слика 1: Хемијски дизајн 3Д фотоштампаних еластомера © 2024 Спрингер Натуре
Слика 2. Механичке особине еластомера и механизми њиховог ојачања и очвршћавања © 2024 Спрингер Натуре
Слика 3. Еластичност и механичка својства еластомера © 2024 Спрингер Натуре
Слика 4: Јаки и чврсти еластомери штампани од стране ДЛП © 2024 Спрингер Натуре
Могућност 3Д штампања супер јаких и ултра чврстих материјала у овом раду проширује опсег његове употребе у изузетно тешким условима, далеко изнад два примера представљена у чланку. Поред тога, претходник штампања у овом раду је синтетизован коришћењем лако доступних реагенса у једноставним корацима, обезбеђујући његову ниску цену. Иако постоје и други утврђени принципи за дизајнирање полимера са супериорним механичким својствима, изазовно је директно их применити на 3Д штампање због строгих захтева за штампање фотографија, укључујући брзо гелирање под светлом и довољан век трајања контејнера током штампања и складиштења. Ипак, они пружају корисне увиде за будући развој алтернативних материјала за 3Д штампање високих перформанси. Све у свему, студија сугерише да 3Д штампање не мора нужно да угрози механичке перформансе, што уклања главну препреку за његову будућу комерцијалну примену.
САТ НАНО је најбољи добављач металног праха и легуре праха за 3Д штампање у Кини, такође можемо пружити услугу 3Д штампања, ако имате било какво питање, слободно нас контактирајте на салес03@сатнано.цом
