供稿人：王永輝 導(dǎo)師：連 芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期：2021-10-17
增材制造允許使用各種材料生產(chǎn)定制部件，如金屬、陶瓷、熱塑性聚合物和光聚合物樹(shù)脂。到2029年底，增材制造材料的全球市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)超過(guò)200億美元，其中22%的份額將由熱固性光聚合物。目前，光聚合物樹(shù)脂占據(jù)了近一半的市場(chǎng)份額，這是由于它們的機(jī)械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及它們與光固化3D打印的良好兼容性。然而，商用樹(shù)脂由化石基光聚合物組成，價(jià)格昂貴且有限。因此，可再生替代品的可用性可以滿足對(duì)增材制造材料不斷增長(zhǎng)的需求，同時(shí)減少它們對(duì)環(huán)境的影響。
中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院的研究團(tuán)隊(duì)受到人類手指紋理的啟發(fā)，通過(guò)模擬人體皮膚的結(jié)構(gòu)和傳感機(jī)制，將聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球與石墨烯相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了一種3D打印柔性觸覺(jué)傳感器，旨在通過(guò)對(duì)觸覺(jué)信號(hào)的處理來(lái)檢測(cè)各種級(jí)別的表面粗糙度。
可再生材料既可持續(xù)又具有競(jìng)爭(zhēng)力，這對(duì)適應(yīng)3D打印材料消費(fèi)的快速增長(zhǎng)至關(guān)重要。尼赫魯斯坦福應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的Vincent S.D. Voet教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于改性大豆油的生物基光聚合物樹(shù)脂，用于商業(yè)立體光刻印刷。首先，以環(huán)氧大豆油為原料成功合成了具有多種功能的大豆油甲基丙烯酸酯，作為商業(yè)上可用的大豆油丙烯酸酯的替代品。通過(guò)將高達(dá)80%的生物基(甲基苯丙胺)丙烯酸酯低聚物與生物基稀釋劑和光引發(fā)劑混合，創(chuàng)建了一個(gè)光樹(shù)脂庫(kù)。該樹(shù)脂組合物經(jīng)過(guò)優(yōu)化，以達(dá)到最大的生物基含量和低粘度，樹(shù)脂的可再生碳含量為77 ~ 80%，粘度為0.5 ~ 1.5 Pa·s。所制造的零件顯示出完整的層融合和準(zhǔn)確的印刷質(zhì)量。剛度和韌性可以通過(guò)改變化學(xué)成分或每個(gè)低聚物的官能團(tuán)的數(shù)量來(lái)調(diào)整。這些生物基材料可用于減少增材制造對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)與商業(yè)制造商現(xiàn)有的化石基樹(shù)脂競(jìng)爭(zhēng)。