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新3D打印動態(tài)材料可對光作出反應(yīng)

3D打印動態(tài)
2019
08/08
16:31
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來源:3D打印商情

據(jù)了解,一個跨機構(gòu)研究小組已經(jīng)開發(fā)出了他們所希望的一種新的合成材料,該新材料的聚合物特性以新穎的方式動態(tài)響應(yīng)光明和黑暗,具有與自然界中所發(fā)現(xiàn)的類似動態(tài)特性,可用于各類應(yīng)用,包括3D打印及其他類型的制造和回收。來自澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)(QUT)以及比利時根特大學(xué)(UGent)和德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)的團隊創(chuàng)造了該合成材料,這種材料對環(huán)境刺激具有可逆的聚合物特性——在這種情況下,綠色LED燈然后黑暗。

這類具有動態(tài)特性的新型合成材料
這些特性隨著光照和黑暗條件的變化而變化
雖然對光有反應(yīng)的材料早已被發(fā)明出來,但該團體表示,他們研發(fā)的材料與眾不同的是,光被用來作為穩(wěn)定化學(xué)鍵而不是破壞化學(xué)鍵的觸發(fā)因素。出于這個原因,該團隊為這種新材料起了一個新名字——光穩(wěn)定動態(tài)材料(LSDM)。

“我們希望將LSDM作為一種全新的材料引入3D打印行業(yè)!痹赒UT完成研究的同時從事這項研究的Hannes Houck在一份新聞聲明中表示。

1正;瘜W(xué)的對立面
具體而言,研究人員使用萘(一種已知用于蛾驅(qū)蟲劑的化學(xué)物質(zhì))和偶合分子三唑二酮(TADs)來制造這種物質(zhì)。研究人員發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會期刊》上的論文表示,材料與刺激之間的相互作用與化學(xué)中通常發(fā)生的相反,這使得它們在材料科學(xué)方面的工作相當(dāng)獨特。“通常情況下,你使用不同波長的光或額外的熱量或刺激性化學(xué)物質(zhì)來破壞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物分子鏈!毖芯咳藛T寫道。

2獨特反應(yīng)
然而,在這種情況下,團隊使用綠色LED燈來穩(wěn)定網(wǎng)格,用“溫和”的觸發(fā)器來打破網(wǎng)格,使其崩潰,然后流走,即所謂的“黑暗”。研究人員寫道:“重新開啟燈光,材料重新硬化并保持其強度和穩(wěn)定性。”

“這就是所謂的失衡化學(xué)系統(tǒng),”研究人員在論文中解釋說, “綠光的恒定能量使化學(xué)系統(tǒng)保持這種結(jié)合形式,將其推出平衡狀態(tài)。把光帶走,系統(tǒng)就會回到放松、最低能量狀態(tài)!毖芯咳藛T表示,他們可以通過輕觸開關(guān)重復(fù)材料從硬到柔韌的轉(zhuǎn)換,并調(diào)暗光線以調(diào)節(jié)材料的機械性能。

3使用光穩(wěn)定的支撐物
研究人員說,該材料的應(yīng)用包括作為3D打印墨水,用于打印臨時的、易于移除的支撐支架,這將有助于打印目前受到典型逐層制造工藝限制的自由懸掛結(jié)構(gòu)。

“你3D打印像橋梁這樣的東西需要支撐時,在設(shè)計打印過程中用別的材料作為支撐,當(dāng)你不再需要它時需要后處理將其移除!盦UT大分子化學(xué)家和Christopher Barner教授Kowollik說,“如果你使用光穩(wěn)定的動態(tài)墨水作為支架,您可以在光線下進行3D打印,然后關(guān)閉燈光,讓腳手架墨水流走。LSDM的另一個潛在用途可能是作為細(xì)胞生物學(xué)研究工具,生物學(xué)家將其用作細(xì)胞表面支撐物,它們可以通過光調(diào)制改變而不損害細(xì)胞。



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