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    中科院蘭州化物所王曉龍研究員團隊在高性能3D打印PDMS研究方面取得新進展
    2020-04-27  來源:中國聚合物網
    關鍵詞:高精度 PDMS 3D打印

      聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有優異的柔彈性、透明性、流動性和生物相容性等優點,因此在微流體器件、柔性電子、微結構模板復制以及醫學工程等方面得到了廣泛應用。近年來,因在自由設計、快速制造、高精度無模具成型等方面的優勢,3D打印PDMS研究備受關注且發展迅速。


      中國科學院蘭州化學物理研究所王曉龍研究員團隊,近期發展了一種通用的光熱兩步固化方法,實現了高精度PDMS結構件3D打印成型。如圖1所示,研究人員以Sylgard 184硅橡膠為例,通過向其前驅體溶液中加入一定量的(≤20%)可光固化的甲基乙酰氧基丙基甲基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物(M-PDMS)賦予其光固化能力;然后,使用紫外光輔助的直書寫3D打印機,在墨水擠出的過程中邊打印邊紫外光照射使M-PDMS固化獲得高精度的三維結構打印件;最后,將打印樣品在120°C高溫下熱固化交聯實現高性能PDMS結構件。


    圖1 紫外固化輔助直書寫3D打印PDMS示意圖及打印件力學性能、成型精度以及應用展示


      研究表明,紫外光輔助固化直書寫成形的線材具有優異的自支撐性,可形成最小尺寸在100μm以下的大跨度結構,并可層層堆積形成如空心圓柱體、晶格以及蜂巢結構等的打印件,而且所得PDMS打印件在熱交聯后具有優異的機械性能,其斷裂強度和斷裂伸長率分別為3.86 MPa 和123%,優于已報道的3D打印PDMS。研究人員采用同軸打印Sylgard 184制備的微孔道證明該方法可應用于微液體器件構筑等領域。更為重要的是,這種光熱兩步固化方法具有較好的普適性,可以實現其他硅橡膠材料包括人體硅膠、模具硅膠、灌封膠等的3D打印成型,因此在生物醫療、柔性電子、軟機器人等領域具有應用潛能。


      以上工作近期在線發表在Macromolecular Rapid Communication (DOI: 10.1002/marc.202000064)上,相關研究得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學研究重點項目和“西部之光”人才培養計劃項目的資助。


      論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/marc.202000064

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