Ang kumbinasyon ng flexibility at elasticity ay ginagawang mahalaga ang mga elastic na materyales sa isang malawak na hanay ng mga industriya, kabilang ang automotive, construction, at consumer goods. Bukod dito, lalong nagiging kaakit-akit ang mga ito sa mga umuusbong na larangan tulad ng microfluidics, soft robotics, wearable, at mga medikal na device. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng sapat na lakas ng makina ay isang kinakailangan para sa anumang aplikasyon. Kaya, ang paglutas sa tila magkasalungat na katangian sa pagitan ng lambot at lakas ay palaging isang walang hanggang hangarin.
Ang natural na spider silk ay may pambihirang lakas, na nagbibigay ng tuluy-tuloy na pinagmumulan ng inspirasyon para sa pagdidisenyo ng mga sintetikong malambot na materyales. Kahit na ang kakaibang superstructure nito ay mahirap gayahin, ang mas pangkalahatang prinsipyo ng pagdidisenyo ng mga layered na istruktura ay nagbibigay ng mga kapaki-pakinabang na pahiwatig para sa pagdidisenyo ng mga nababanat na materyales na may mataas na mekanikal na lakas. Gayunpaman, ang mga prinsipyo ng disenyo sa itaas ay hindi maaaring direktang ilapat sa digital light processing (DLP) na nakabatay sa 3D printing. Ang DLP printing ay nangangailangan ng mabilis na light curing upang makamit ang kinakailangang mabilis na gelling. Samakatuwid, ang mga resin ng photopolymer ay karaniwang naglalaman ng malaking halaga ng multifunctional acrylates o methacrylates, na lubhang nililimitahan ang kalayaan ng molecular design. Bilang karagdagan, ang mabilis na solidification ay maaaring humantong sa hindi pantay na pagbuo ng network at mga natitirang stress, na nakakapinsala din sa mekanikal na pagganap.
Ang potensyal para sa malakihang produksyon ng 3D printing ay nahahadlangan ng mababang kahusayan sa pagmamanupaktura (bilis ng pag-print) at hindi sapat na kalidad ng produkto (mechanical na pagganap). Ang pinakabagong mga pag-unlad sa ultrafast 3D printing ng photopolymer ay nagpapagaan sa problema ng kahusayan sa pagmamanupaktura, ngunit ang mga tipikal na mekanikal na katangian ng naka-print na polymer ay malayo pa rin sa likod ng tradisyonal na mga diskarte sa pagproseso.
Kamakailan, inilathala ni Propesor Xie Tao at ng Associate Researcher na si Wu Jingjun ang koponan mula sa School of Chemical Engineering at Bioengineering sa Zhejiang University ng isang artikulo na pinamagatang "3D printable elastomers with exceptional strength and toughness" sa Kalikasan. Ang pag-aaral ay nag-ulat ng isang 3D photo printed resin chemistry na gumawa ng mga elastomer na may tensile strength na 94.6 MPa at isang toughness na 310.4 MJ m-3, na higit pa sa anumang 3D printed elastomer. Sa mekanikal na pagsasalita, ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-print ng mga dynamic na covalent bond sa polymers, na nagbibigay-daan para sa reconfiguration ng topology ng network at pinapadali ang pagbuo ng hierarchical hydrogen bonds (lalo na ang amide hydrogen bonds), microphase separation, at interpenetrating structures, at sa gayon ay synergistically na nagpo-promote ng mahusay na mekanikal na mga katangian. Nagbibigay ang gawaing ito ng mas maliwanag na hinaharap para sa malakihang pagmamanupaktura gamit ang 3D printing.
Figure 1: Chemical Design ng 3D Photoprinted Elastomer © 2024 Springer Nature
Figure 2. Mga mekanikal na katangian ng elastomer at ang mga mekanismo ng pagpapalakas at pagpapatigas ng mga ito © 2024 Springer Nature
Figure 3. Elasticity at mekanikal na katangian ng elastomer © 2024 Springer Nature
Figure 4: Malakas at matigas na elastomer na inilimbag ng DLP © 2024 Springer Nature
Ang kakayahang mag-print ng 3D na napakalakas at napakatigas na mga materyales sa gawaing ito ay nagpapalawak ng saklaw ng paggamit nito sa ilalim ng lubhang malupit na mga kondisyon, higit pa sa dalawang halimbawang ipinakita sa artikulo. Bilang karagdagan, ang pag-print ng precursor sa gawaing ito ay na-synthesize gamit ang madaling magagamit na mga reagents sa mga simpleng hakbang, na tinitiyak ang mababang halaga nito. Bagama't may iba pang itinatag na mga prinsipyo para sa pagdidisenyo ng mga polymer na may higit na mahusay na mekanikal na mga katangian, mahirap na direktang ilapat ang mga ito sa 3D printing dahil sa mga mahigpit na kinakailangan para sa pag-print ng larawan, kabilang ang mabilis na gel sa ilalim ng liwanag at sapat na buhay ng lalagyan sa panahon ng pag-print at pag-iimbak. Gayunpaman, nagbibigay sila ng mga kapaki-pakinabang na insight para sa hinaharap na pagbuo ng mga alternatibong high-performance na 3D printing na materyales. Sa pangkalahatan, ang pag-aaral ay nagmumungkahi na ang 3D printing ay hindi kinakailangang ikompromiso ang mekanikal na pagganap, na nag-aalis ng isang malaking balakid para sa hinaharap na komersyal na pagpapatupad nito.
Ang SAT NANO ay isang pinakamahusay na supplier ng metal powder at alloy powder para sa 3D printing sa China, maaari rin kaming magbigay ng 3D printing service, kung mayroon kang anumang katanungan, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa amin sa sales03@satnano.com
