Gabungan fleksibiliti dan keanjalan menjadikan bahan elastik penting dalam pelbagai industri, termasuk automotif, pembinaan dan barangan pengguna. Selain itu, ia semakin menarik dalam bidang baru muncul seperti mikrobendalir, robotik lembut, boleh pakai dan peranti perubatan. Walau bagaimanapun, mempunyai kekuatan mekanikal yang mencukupi adalah prasyarat untuk sebarang aplikasi. Oleh itu, menyelesaikan sifat-sifat yang kelihatan bertentangan antara kelembutan dan kekuatan sentiasa menjadi usaha yang kekal.
Sutera labah-labah semulajadi mempunyai kekuatan yang luar biasa, memberikan sumber inspirasi berterusan untuk mereka bentuk bahan lembut sintetik. Walaupun superstruktur uniknya sukar untuk ditiru, prinsip yang lebih umum untuk mereka bentuk struktur berlapis memberikan petunjuk berguna untuk mereka bentuk bahan elastik dengan kekuatan mekanikal yang tinggi. Walau bagaimanapun, prinsip reka bentuk di atas tidak boleh digunakan secara langsung pada percetakan 3D berasaskan pemprosesan cahaya digital (DLP). Percetakan DLP memerlukan pengawetan cahaya yang cepat untuk mencapai pengegelan pantas yang diperlukan. Oleh itu, resin fotopolimer biasanya mengandungi sejumlah besar akrilat atau metakrilat pelbagai fungsi, yang sangat mengehadkan kebebasan reka bentuk molekul. Selain itu, pemejalan pantas boleh menyebabkan pembentukan rangkaian tidak sekata dan tegasan sisa, yang juga memudaratkan prestasi mekanikal.
Potensi pengeluaran percetakan 3D secara besar-besaran terhalang oleh kecekapan pembuatannya yang rendah (kelajuan pencetakan) dan kualiti produk yang tidak mencukupi (prestasi mekanikal). Kemajuan terkini dalam percetakan 3D ultrafast fotopolimer mengurangkan masalah kecekapan pembuatan, tetapi sifat mekanikal biasa polimer bercetak masih jauh di belakang teknik pemprosesan tradisional.
Baru-baru ini, Profesor Xie Tao dan pasukan Penyelidik Bersekutu Wu Jingjun dari Sekolah Kejuruteraan Kimia dan Bioengineering di Universiti Zhejiang menerbitkan artikel bertajuk "elastomer boleh cetak 3D dengan kekuatan dan keliatan luar biasa" dalam Alam Semula Jadi. Kajian itu melaporkan kimia resin cetakan foto 3D yang menghasilkan elastomer dengan kekuatan tegangan 94.6 MPa dan keliatan 310.4 MJ m-3, jauh melebihi mana-mana elastomer cetakan 3D. Secara mekanikal, ini dicapai dengan mencetak ikatan kovalen dinamik dalam polimer, membolehkan konfigurasi semula topologi rangkaian dan memudahkan pembentukan ikatan hidrogen berhierarki (terutamanya ikatan hidrogen amida), pemisahan mikrofasa, dan struktur interpenetrasi, dengan itu mempromosikan sifat mekanikal yang sangat baik secara sinergi. Kerja ini menyediakan masa depan yang lebih cerah untuk pembuatan berskala besar menggunakan percetakan 3D.
Rajah 1: Reka Bentuk Kimia Elastomer Cetakan Foto 3D © 2024 Springer Nature
Rajah 2. Sifat mekanikal elastomer dan mekanisme pengukuhan dan peneguhannya © 2024 Springer Nature
Rajah 3. Keanjalan dan sifat mekanikal elastomer © 2024 Springer Nature
Rajah 4: Elastomer kuat dan lasak yang dicetak oleh DLP © 2024 Springer Nature
Keupayaan untuk mencetak 3D bahan yang sangat kuat dan sangat lasak dalam kerja ini memanjangkan julat penggunaannya dalam keadaan yang sangat keras, jauh melebihi dua contoh yang dibentangkan dalam artikel. Di samping itu, prekursor percetakan dalam kerja ini telah disintesis menggunakan reagen yang tersedia dalam langkah mudah, memastikan kosnya rendah. Walaupun terdapat prinsip lain yang ditetapkan untuk mereka bentuk polimer dengan sifat mekanikal yang unggul, adalah mencabar untuk menerapkannya secara langsung pada pencetakan 3D kerana keperluan ketat untuk pencetakan foto, termasuk gel pantas di bawah cahaya dan hayat kontena yang mencukupi semasa pencetakan dan penyimpanan. Namun begitu, ia memberikan pandangan yang berguna untuk pembangunan masa depan bahan cetakan 3D alternatif berprestasi tinggi. Secara keseluruhannya, kajian itu mencadangkan bahawa pencetakan 3D tidak semestinya menjejaskan prestasi mekanikal, yang menghapuskan halangan utama untuk pelaksanaan komersil masa depannya.
SAT NANO ialah pembekal serbuk logam dan serbuk aloi terbaik untuk percetakan 3D di China, kami juga boleh membekalkan perkhidmatan percetakan 3D, jika anda mempunyai sebarang pertanyaan, sila hubungi kami di sales03@satnano.com
