【第2549期】瑞士洛桑聯邦理工學院3D列印高強韌雙網絡顆粒水凝膠

2020-11-24 騰訊網

瑞士洛桑聯邦理工學院3D列印高強韌雙網絡顆粒水凝膠

近日，瑞士洛桑聯邦理工學院引入3D列印來製造堅韌的軟質材料，以使其具有良好的機械性能。該論文已經發表在Advanced Functional Materials期刊上。

圖1 生物墨水的製備

這是由一種由微凝膠組成的墨水實現的，該微凝膠在含單體的溶液中會溶脹。墨水經過3D列印後，這些單體被轉化為滲濾網絡，從而形成DNGH。這些DNGH足夠堅硬，可以重複支撐高達1.3 MPa的拉伸載荷。而且，它們比它們所製成的每個純聚合物網絡都要堅韌一個數量級。

圖2 墨水的流變特性

圖3 墨水的力學性能

研究者引入了一種模塊化，通用的方法來增材製造強韌的複雜水凝膠。水凝膠由堵塞的微凝膠組成，這些微凝膠通過第二個共價交聯的滲濾網絡連接。研究者的方法將堵塞的微凝膠的有利流變特性與雙網狀水凝膠的優異機械性能相結合，以增材製造可選擇性地適應性強而堅硬的顆粒狀水凝膠。因為相鄰的微凝膠嵌入在滲濾3D網絡中，所以添加劑製造的材料的機械性能是各向同性的，並且與列印方向無關。

圖4 墨水的列印性能

圖5 與其他水凝膠的對比

圖6 列印不同模型

重要的是，製造DNGH的兩步法不僅限於水凝膠顆粒，還可以擴展到可加工成多孔顆粒的多種材料。因此，它顯著擴大了可以3D列印成複雜的機械堅固材料的材料範圍。粒狀墨水設計的靈活性以及對微米長度刻度結構的出色控制，為設計下一代堅固耐用的軟機器人和植入物提供了新的可能性，這些機器人和植入物可以響應外部刺激而局部適應其性能。

來源：上普生物

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