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可紫外固化3D打印高拉伸性彈性體

來(lái)源: X-MOL 2017-06-27 11:16:30

彈性體作為一種通用材料，以其優(yōu)異的材料性質(zhì)（彈性、回復(fù)性以及電絕緣和熱絕緣特性等）廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是隨著軟體機(jī)器人、柔性電子產(chǎn)品及智能生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等對(duì)材料柔性和可變形性有嚴(yán)苛需求領(lǐng)域的發(fā)展，彈性體材料更是扮演著越來(lái)越重要的角色。

迄今為止，最廣泛使用的彈性體是硅橡膠基彈性體，然而需要熱固化的特性使其限制在使用切割、成型和鑄造等傳統(tǒng)的方法來(lái)制備，大大限制了其設(shè)計(jì)自由度和幾何復(fù)雜性。近年來(lái)，基于紫外光（UV）固化的3D打印技術(shù)逐漸成熟，該技術(shù)可以通過(guò)圖案化紫外光將液體聚合物樹(shù)脂固化為復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。考慮到設(shè)計(jì)的豐富性和制造的靈活性，研究人員嘗試使用3D打印技術(shù)來(lái)制造3D彈性體，然而大多數(shù)市售可紫外光固化的液體聚合物樹(shù)脂打印出的3D彈性體拉伸性能不盡如人意，往往在拉伸量小于200％（原始長(zhǎng)度的兩倍）的長(zhǎng)度時(shí)斷裂，大大限制了它們的實(shí)用性。

新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)和耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)合作，共同研究開(kāi)發(fā)了一系列高拉伸性可紫外固化的彈性體（Stretchable UV Curable Elastomer- SUV Elastomer）。這種新型彈性體的拉伸性可高達(dá)1100%，是現(xiàn)有各種市售可紫外光固化彈性體拉伸性的五倍以上，并適用于基于紫外固化的3D打印技術(shù)。SUV彈性體可直接使用高分辨率3D打印機(jī)打印出可展現(xiàn)極大變形的復(fù)雜3D晶格或中空結(jié)構(gòu)，例如各向同性桁架、負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)、氣球、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器等。與此同時(shí)，SUV彈性體還保持著良好的機(jī)械重復(fù)性，有潛力成為制造柔性電子器件的良好材料。

這一成果近期發(fā)表在Advanced Materials 上，文章由新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（Singapore University of Technology and Design-SUTD）數(shù)字制造和設(shè)計(jì)中心（Digital Manufacturing and Design Center-DManD）葛锜教授課題組和耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)（The Hebrew University of Jerusalem-HUJI） Shlomo Magdassi 教授課題組合作完成。

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