中科院化学所连续单墨滴3D打印研究获进展

3D打印科研前沿
2020
11/18
15:17
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来源:中国科学院科技产业网

3D打印技术近年来引起广泛关注。光固化成型技术被认为是有潜力实现快速制备精密结构的3D打印技术之一。然而,相比基于挤出成型的3D打印方法,其材料利用率较低,且在连续3D打印过程中,液体树脂不可避免地附着在固化结构的表面,其附着量会随着打印速度和粘度的增加而增加;同时,由于光散射的存在,导致非图案区中的树脂发生额外的固化。以上因素会造成材料的大量浪费,并降低连续打印过程中的稳定性及分辨率。

中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室宋延林课题组在前期发展的利用仿生超润滑固化界面来减少固化树脂与固化界面之间粘附(Research, 2018, 2018, 479560;Nature Communications, 2020, 11, 521)的工作基础上,提出一种单墨滴3D打印策略,利用界面操作方法可制备出具有可控形貌的精细3D结构,实现墨滴一滴成型,并提高打印过程的稳定性及精度。光固化界面的界面性质对于单墨滴打印较为重要,有利于单墨滴三相接触线(TCL)的连续收缩,实现高材料利用率的3D打印。研究表明,实现单墨滴3D连续打印需同时满足两个条件,即液体树脂与固化树脂间的粘附(γ1)应大于液体树脂与固化界面之间的粘附(γ3),以及液体树脂与固化界面之间的粘附(γ3)应大于固化树脂与固化界面的粘附(γ2),该规律为单墨滴3D打印的通用性奠定基础。通过调控墨滴尺寸和UV图案参数可控制单墨滴打印的净利用率,实现墨水一滴成型。该单墨滴连续3D打印方法为可控、按需个性化制备精细3D结构开辟新途径。
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连续单墨滴3D打印过程的机理及单墨滴3D打印中所涉及的界面
相关研究成果发表在Nature Communications上,论文通讯作者是化学所研究员宋延林和副研究员吴磊,第一作者是化学所博士生张虞。研究工作得到科技部、国家自然科学基金委和北京分子科学国家研究中心的支持。




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