Esneklik ve esnekliğin birleşimi, elastik malzemeleri otomotiv, inşaat ve tüketim malları da dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrilerde vazgeçilmez kılmaktadır. Dahası, mikroakışkanlar, yumuşak robotlar, giyilebilir cihazlar ve tıbbi cihazlar gibi yeni gelişen alanlarda giderek daha çekici hale geliyorlar. Ancak yeterli mekanik dayanıma sahip olmak her türlü uygulama için ön koşuldur. Bu nedenle, yumuşaklık ve dayanıklılık arasındaki görünüşte çelişkili özellikleri çözmek her zaman sonsuz bir arayış olmuştur.
Doğal örümcek ipeği olağanüstü bir güce sahiptir ve sentetik yumuşak malzemelerin tasarlanması için sürekli bir ilham kaynağı sağlar. Eşsiz üst yapısının kopyalanması zor olsa da, katmanlı yapıların tasarlanmasındaki daha genel prensip, yüksek mekanik mukavemete sahip elastik malzemelerin tasarlanması için yararlı ipuçları sağlar. Ancak yukarıdaki tasarım ilkeleri dijital ışık işleme (DLP) tabanlı 3D baskıya doğrudan uygulanamaz. DLP baskı, gerekli hızlı jelleşmeyi sağlamak için hızlı ışıkla kürleme gerektirir. Bu nedenle, fotopolimer reçineleri tipik olarak önemli miktarda çok işlevli akrilat veya metakrilat içerir ve bu da moleküler tasarım özgürlüğünü ciddi şekilde sınırlandırır. Ek olarak hızlı katılaşma, eşit olmayan ağ oluşumuna ve artık gerilimlere neden olabilir ve bunlar da mekanik performansa zarar verir.
3D baskının büyük ölçekli üretim potansiyeli, düşük üretim verimliliği (baskı hızı) ve yetersiz ürün kalitesi (mekanik performans) nedeniyle engellenmektedir. Fotopolimerin ultra hızlı 3 boyutlu baskısındaki en son gelişmeler üretim verimliliği sorununu hafifletiyor, ancak basılan polimerin tipik mekanik özellikleri hala geleneksel işleme tekniklerinin çok gerisinde.
Son zamanlarda, Zhejiang Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Biyomühendislik Okulu'ndan Profesör Xie Tao ve Yardımcı Araştırmacı Wu Jingjun'un ekibi, Nature dergisinde "olağanüstü güç ve tokluğa sahip 3D yazdırılabilir elastomerler" başlıklı bir makale yayınladı. Çalışma, herhangi bir 3D baskılı elastomeri çok aşan, 94,6 MPa gerilme mukavemetine ve 310,4 MJ m-3 tokluğa sahip elastomerler üreten bir 3D fotoğraf baskılı reçine kimyasını bildirdi. Mekanik olarak konuşursak, bu, polimerlerdeki dinamik kovalent bağların basılması, ağ topolojisinin yeniden yapılandırılmasına izin verilmesi ve hiyerarşik hidrojen bağlarının (özellikle amid hidrojen bağlarının), mikrofaz ayrılmasının ve iç içe geçmiş yapıların oluşumunun kolaylaştırılması ve böylece mükemmel mekanik özelliklerin sinerjistik olarak desteklenmesi yoluyla elde edilir. Bu çalışma, 3D baskının kullanıldığı büyük ölçekli üretim için daha parlak bir gelecek sağlıyor.
Şekil 1: 3D Fotoğraf Baskılı Elastomerlerin Kimyasal Tasarımı © 2024 Springer Nature
Şekil 2. Elastomerlerin mekanik özellikleri ve bunların güçlendirme ve sertleştirme mekanizmaları © 2024 Springer Nature
Şekil 3. Elastomerlerin esnekliği ve mekanik özellikleri © 2024 Springer Nature
Şekil 4: DLP tarafından basılan güçlü ve dayanıklı elastomerler © 2024 Springer Nature
Bu çalışmadaki süper güçlü ve ultra sert malzemeleri 3D olarak basabilme yeteneği, makalede sunulan iki örneğin çok ötesinde, son derece zorlu koşullar altında kullanım aralığını genişletiyor. Ek olarak, bu çalışmadaki baskı öncüsü, kolayca bulunabilen reaktifler kullanılarak basit adımlarla sentezlendi ve böylece düşük maliyeti sağlandı. Üstün mekanik özelliklere sahip polimerleri tasarlamak için başka belirlenmiş ilkeler olsa da, ışık altında hızlı jelleşme ve baskı ve depolama sırasında yeterli kap ömrü dahil olmak üzere fotoğraf baskısı için katı gereksinimler nedeniyle bunları doğrudan 3D baskıya uygulamak zordur. Bununla birlikte, alternatif yüksek performanslı 3D baskı malzemelerinin gelecekteki gelişimi için yararlı bilgiler sağlarlar. Genel olarak çalışma, 3D baskının mekanik performanstan mutlaka ödün vermediğini ve bunun gelecekteki ticari uygulama için büyük bir engeli ortadan kaldırdığını öne sürüyor.
SAT NANO, Çin'de 3D baskı için en iyi metal tozu ve alaşım tozu tedarikçisidir; ayrıca 3D baskı hizmeti de sağlayabiliriz, herhangi bir sorunuz varsa lütfen sales03@satnano.com adresinden bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
