中國科大提出熱固性材料的新型3D打印方法

原位雙重加熱（ISDH）打印熱固性材料示意圖

該論文提出通過鄰接層快速加熱和焦耳加熱器加熱的雙重加熱方式，使得代表性的熱固性材料Sylgard 184最快可以在2s內(nèi)固化，從而成功實(shí)現(xiàn)了未經(jīng)改性的低粘度Sylgard 184的直接3D打印，打印結(jié)構(gòu)與模具鑄造結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能類似。通過采用不同直徑的噴頭（0.025~1mm），該方法的尺寸可擴(kuò)展性得到了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了120mm的最大打印高度和50μm的分辨率。作者展示了一批具有不同性質(zhì)的熱固性材料的ISDH打印，這些材料具有跨越五個(gè)數(shù)量級的動(dòng)態(tài)粘度變化，包括牛頓流體、剪切變稀流體和屈服應(yīng)力流體等。

ISDH打印低粘度Sylgard 184

該工作還展示了ISDH打印豐富的功能性，包括打印多材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及不同NdFeB含量的磁響應(yīng)柔性結(jié)構(gòu)（如柔性血管支架）等。通過與“pick-and-place”工藝結(jié)合，ISDH打印還可以制造柔性電子設(shè)備。這些結(jié)果表明，ISDH打印在新興的軟體機(jī)器人、柔性電子等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用空間。

磁響應(yīng)柔性支架的ISDH打印

柔性電子器件的ISDH打印

以上工作得到了國家自然科學(xué)基金，科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，安徽省自然科學(xué)基金支持。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械與精密儀器系博士研究生孫宇軒是該論文的第一作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李木軍副教授，王柳特任教授，南加州大學(xué)Yong Chen教授為共同通訊作者。研究工作得到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱銀波副教授的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-35929-y

（工程科學(xué)學(xué)院 科研部）