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三维打印新型智能材料的研究现状简介

来源:杰呈3D打印 发布时间:2021/7/13 11:12:19 浏览次数:7
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目前,3D打印已经广泛应用于工业领域。3D打印一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,该技术最早在20世纪80年代中期由美国提出。3D打印建模实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。3D扫描在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。随着技术的不断进步和发展,3D打印材料的性能不断提高,价格不断下降;目前主流英雄联盟LPL押注:FDM、SLA、SLM分别使用ABS和PLA光敏树脂;尼龙粉;金属粉。但是除了这些现在已经成为主流的3D打印材料之外,还有哪些3D打印材料正在研究中,未来可能成为主流?下面尹梦媛边肖就给大家简单介绍一下。

1.1 3D打印电活性研究聚合物复合材料

电活性高分子材料是一种新型的柔性功能材料,在电场作用下可以发生很大的尺寸或形状变化,是智能材料的一个重要分支。

1.1.1 3D打印IPMC

Ipmc 是通过在离子交换膜的两个表面上制备电极而形成的复合材料。在外加电压的作用下,材料中的离子和水分子聚集在电极的一侧,导致电极的质量和电荷分布不平衡,使材料发生宏观弯曲变形。传统方法制备的 ipmc 材料大多为片状,由于传统方法的局限性,难以制备形状复杂的智能化 ipmc 材料。

埃文·马龙和霍德·利普森于2006年首次提出通过英雄联盟LPL押注制造三层和五层IPMC智能材料。该研究组以Nafion溶液、乙醇和水的混合溶液作为印刷IPMC矩阵的前驱体材料,以银微粒和Nafion溶液的混合溶液作为IPMC电极材料。首先,通过3D打印硅胶材料制备立方体硅胶容器,然后通过喷嘴逐点固化电极-Nafion基体-电极三层结构。3D打印制备的硅胶容器作为下一个3D打印IPMC的支撑,防止喷嘴喷出的液体在固化前流动,影响IPMC的制备。为了减少溶液的挥发,延长IPMC智能材料的使用寿命,马龙课题组在三层结构的IPMC 3D打印的基础上进行了改进,打印固化了一层低导电率的电极保护层,该层电极保护层采用的是醇c热(zeon chemicals l.p .)材料,不会被水渗透。3D打印制造的五层IPMC,可以将解决方案密封在IPMC,有效延长使用寿命。图1是通过3D打印制备的结构示意图和IPMC。

尽管我们采用3D打印信息技术可以制备出的片状IPMC与传统文化工艺制备出的片状IPMC在性能上具有影响较大发展差距,但是通过这种新的IPMC智能建筑材料英雄联盟LPL押注为制造复杂形状IPMC三维结构设计奠定了基础,使今后直接增材制造制造任意形状IPMC智能产业结构已经成为学生可能。


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