未来3D打印的新方法,一次可打印整层
更新时间:2022-06-10 11:03:39
2022年6月9日,QUT科技大学化学与物理学院的科研人员,开创了一种新的3D打印方法。目前,已经使用交叉光束来控制先进材料中的化学反应,为未来在3D打印机中的使用铺平了道路,通过该技术方法,未来打印机可以一次打印整个层,而不是一个点。△稳定的环丁烯二酮(紫外光)和红移的邻位取代的四氯化物偶氮苯(橙色光)的双色活化能够在聚合物交联中形成连接产物
根据Walden博士的说法,光是激活化学过程的特别理想工具,因为它在启动反应时提供了理想的精确性。“QUT的软物质材料小组研究人员,过去对该研究的大部分工作,都在使用激光束光照射到材料的整个体积上,观测开始和停止产生的化学反应,”△光可逆乙烯酮偶联
针对上图的注释:A3和K3双色光活化的反应机理,只有在暴露于385 nm和625 nm时,才会发生键形成,分别产生P4或P5。B在暴露于350 nm、16 mW 激光照射期间氯仿中K3的原位吸收光谱,显示快速切换到乙烯酮K3(左轴)与波长相关的切换率(右轴)叠加。上图突出显示了K3与温度相关的热恢复率。在辐照期间从指数拟合到310 nm吸光度确定切换速率。误差线表示最小二乘拟合的变化。C、DSEC和SEC-MS数据A3(氯仿中10 mmol/L)在辐照前(橙色)和辐照15分钟后用385 nm和625 nm产生P5(绿松石色)。仅使用一种波长(分别为385nm或625nm)的对照实验以灰色表示。他解释道。“在这种情况下,我们有两个不同颜色的光束,而反应只发生在两个光束相交的地方……。我们用一种颜色的光来激活一个分子,用第二种颜色的光来激活另一个分子。在两束光束相遇的地方,两个活化分子发生反应,形成固体材料……。在3D打印机工作中,通常,喷墨打印机需要在二维空间中移动,在向上移动以在顶部打印另一层之前,缓慢打印一个2D层…… 但使用我们的新技术,你可以一次打印整个层。”据Barner-Kowollik教授介绍,这种双色活化材料目前非常罕见。“这个项目旨在证明墨水在下一代打印机中的可行性。”△从左到右:Vinh Truong博士、Sarah Walden博士、特聘教授Christopher Barner-Kowollik和副教授James Blinco
根据他的说法,对于该项目的困难是找到两种分子,它们可以被两种不同颜色的光激活,然后让它们一起反应。“这就是创新的来源…… 你希望一个分子被一种颜色的光激活,而不是另一种颜色,反之亦然……。这不容易找到,实际上很难找到。”经过大量工作,Truong博士找到了两个分子,它们以所需的方式对相交的光束作出反应,并结合形成一种非常坚固的材料。“在我们的化学设计中,两种光激活过程都是可逆的…… 因此,我们可以准确控制固体材料可能形成的时间和地点,”Truong博士说。双色3D打印技术,需要两个光化学转化协同工作以产生单个连接产物,并且每个过程都由离散波长启动。迄今为止,关于这种光化学系统的报道很少。该团队总结道:我们采用结合两种完全可逆的光活化,这些发现随后被转化为聚合物端基改性和材料交联。重要的是,双色连接具有高度选择性和高效性。这些发现在先进的双色打印技术中具有潜力,可用于制造具有局部化学和物理特性变化的软材料。