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2019-11-07 15:43:58

大多数可拉伸弹性体用于3D打印

导读 由于弹性体具有优异的弹性,弹性,电绝缘性和隔热性,因此弹性体已广泛应用于各种领域。它们特别适用于制造软机器人,柔性电子设备和智能生

由于弹性体具有优异的弹性,弹性,电绝缘性和隔热性,因此弹性体已广泛应用于各种领域。它们特别适用于制造软机器人,柔性电子设备和智能生物医学设备,这些设备需要柔软且可变形的材料特性,以便在外部和内部与人类建立安全和平稳的交互。

然而,迄今为止,最广泛使用的硅橡胶基弹性体需要热固化工艺,这显着限制了其以传统方式制造,例如通过切割,模塑和铸造,这限制了设计自由度和几何复杂性。为了丰富设计和制造灵活性,研究人员尝试使用3D打印技术,例如基于紫外(UV)固化的3D打印技术,通过图案化的UV光将液态聚合物树脂固化为3D物体,以制造弹性3D物体。然而,大多数商业上可获得的UV可固化因此3D可印刷弹性体的断裂率小于200%(原始长度的两倍),这使其不适用于许多应用。

最近,研究人员开发出一系列高度可拉伸和紫外线固化(SUV)弹性体,可拉伸高达1100%,适用于基于UV固化的3D打印技术。这项工作是由新加坡科技与设计大学(SUTD)数字制造与设计(DManD)中心的研究人员共同完成的,该中心由新加坡国家研究基金会(NRF),耶路撒冷希伯来大学(HUJI)资助,研究卓越和技术企业校园(CREATE),也由NRF资助。该项目的详细信息于2017年2月7日刊登在Journal of Advanced Materials上。

“我们开发了世界上最具伸缩性的3D可印刷弹性体,”SUTD DManD中心的助理教授Qi(Kevin)Ge说道,他是开发SUV弹性体的共同领导者之一。他补充说:“我们的新弹性体可以拉伸高达1100%,这是任何适用于基于UV固化的3D打印技术的市售弹性体的断裂伸长率的五倍以上。”

使用SUV弹性体组合物的高分辨率3D打印能够直接产生复杂的3D晶格或具有极大变形的中空结构。“新型SUV弹性体使我们能够在一小时内直接打印复杂的几何结构和设备,如3D软机器人抓手。与传统的成型和铸造方法相比,使用基于UV固化的3D打印与SUV弹性体相比,大大缩短了制造时间。许多小时,甚至几天,几分钟或几小时,因为复杂和耗时的制造步骤,如模具制造,成型/脱模和零件装配被单个3D打印步骤取代,“葛博士说。

SUV弹性体不仅承受较大的弹性变形,而且还保持良好的机械可重复性,这使其成为制造柔性电子产品的良好材料。为了证明这一点,研究人员制作了一个3D巴基球灯开关,在按压1000次后仍能正常工作。

“总体而言,我们相信SUV弹性体与基于UV固化的3D打印技术一起,将显着增强制造柔软和可变形3D结构和设备的能力,包括软驱动器和机器人,柔性电子元件,声学超材料和许多其他应用, “Shlomo Magdassi教授是HUJI和CREATE的这个项目的联合负责人。