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新3D打印动态材料可对光作出反应

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-08-03 09:38

  据《3D打印商情》了解,一个跨机构研究小组已经开发出了他们所希望的一种新的合成材料,该新材料的聚合物特性以新颖的方式动态响应光明和黑暗,具有与自然界中所发现的类似动态特性,可用于各类应用,包括3D打印及其他类型的制造和回收。

这类具有动态特性的新型合成材料,这些特性随着光照和黑暗条件的变化而变化。

  来自澳大利亚昆士兰科技大学(QUT)以及比利时根特大学(UGent)和德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的团队创造了该合成材料,这种材料对环境刺激具有可逆的聚合物特性——在这种情况下,绿色LED灯然后黑暗。

  虽然对光有反应的材料早已被发明出来,但该团体表示,他们研发的材料与众不同的是,光被用来作为稳定化学键而不是破坏化学键的触发因素。出于这个原因,该团队为这种新材料起了一个新名字——光稳定动态材料(LSDM)。

  “我们希望将LSDM作为一种全新的材料引入3D打印行业。”在QUT完成研究的同时从事这项研究的Hannes Houck在一份新闻声明中表示。

  正常化学的对立面

  具体而言,研究人员使用萘(一种已知用于蛾驱虫剂的化学物质)和偶合分子三唑二酮(TADs)来制造这种物质。

  研究人员发表在《美国化学学会期刊》上的论文表示,材料与刺激之间的相互作用与化学中通常发生的相反,这使得它们在材料科学方面的工作相当独特。

  “通常情况下,你使用不同波长的光或额外的热量或刺激性化学物质来破坏形成网络结构的聚合物分子链。”研究人员写道。

  独特反应

  然而,在这种情况下,团队使用绿色LED灯来稳定网格,用“温和”的触发器来打破网格,使其崩溃,然后流走,即所谓的“黑暗”。研究人员写道:“重新开启灯光,材料重新硬化并保持其强度和稳定性。”

  “这就是所谓的失衡化学系统,”研究人员在论文中解释说, “绿光的恒定能量使化学系统保持这种结合形式,将其推出平衡状态。把光带走,系统就会回到放松、最低能量状态。”

  研究人员表示,他们可以通过轻触开关重复材料从硬到柔韧的转换,并调暗光线以调节材料的机械性能。

  使用光稳定的支撑物

  研究人员说,该材料的应用包括作为3D打印墨水,用于打印临时的、易于移除的支撑支架,这将有助于打印目前受到典型逐层制造工艺限制的自由悬挂结构。

  “你3D打印像桥梁这样的东西需要支撑时,在设计打印过程中用别的材料作为支撑,当你不再需要它时需要后处理将其移除。”QUT大分子化学家和Christopher Barner教授Kowollik说,“如果你使用光稳定的动态墨水作为支架,您可以在光线下进行3D打印,然后关闭灯光,让脚手架墨水流走。”

  LSDM的另一个潜在用途可能是作为细胞生物学研究工具,生物学家将其用作细胞表面支撑物,它们可以通过光调制改变而不损害细胞。