Wetenschap
Krediet:Zhang et al.
In recente jaren, 3D-printen heeft interessante nieuwe mogelijkheden geopend voor de grootschalige productie van elektronische componenten, evenals van een verscheidenheid aan andere objecten. Hiertoe, onderzoeksteams over de hele wereld hebben geprobeerd materialen en structuren te creëren die gemakkelijk van vorm kunnen veranderen, omdat deze bijzonder nuttig kunnen zijn voor 3D-printtoepassingen.
Hoewel veel van de tot nu toe ontwikkelde programmeerbare en vormveranderende materialen veelbelovend zijn gebleken voor 3D-printen, ze zijn vaak niet mechanisch robuust. Dit maakt ze uitermate geschikt voor het printen van objecten die bestand zijn tegen veel gewicht of belasting.
Om deze beperking te overwinnen, onderzoekers van het Georgia Institute of Technology, De Universiteit van Peking en het Beijing Institute of Technology hebben onlangs een nieuw vormveranderend materiaalsysteem voorgesteld dat ook mechanisch robuust is. Dit nieuwe materiaal, gecreëerd via de vervluchtiging van een vluchtige component die niet volledig heeft gereageerd, werd gepresenteerd in een paper gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces . De hoofdauteurs van dit artikel zijn Qiang Zhang en Xiao Kuang.
"In onze vorige werken, we gebruikten grijswaarden digital light processing (gDLP) printen om vormveranderende structuren te creëren en inkjetprinten om direct 4D-printen te realiseren, " Jerry Qi, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Echter, vonden we dat 4D-printen van snelle, on-demand vormtransformerende en mechanisch robuuste constructies bleven een grote uitdaging."
Geïnspireerd door hun eerdere onderzoeksresultaten, Qi en zijn collega's bedachten een door vervluchtiging geïnduceerd vormveranderingsmechanisme en gebruikten het om een nieuw materiaalsysteem te creëren voor gDLP-printen, met een reactief en vluchtig bestanddeel. Nadat het is gebruikt om een bepaald object af te drukken, het materiaal kan snel van vorm veranderen, door de directe vervluchtiging van het resterende monomeer bij verhoogde temperaturen.
"Door de distributie van voxelated krimpeenheden te regelen, mogelijk gemaakt door gDLP-printen, we waren in staat om on-demand en complexe vormveranderingen te realiseren, " zei Qi. "Na transformatie van de vorm, we hebben een uithardingsstap na de foto geïntroduceerd om de mechanische eigenschappen van de structuren aanzienlijk te verbeteren."
Om het nieuwe materiaal te creëren dat in hun recente paper wordt gepresenteerd, de onderzoekers voegden een zeer reactief en vluchtig materiaal toe aan een type inkt dat veel wordt gebruikt in 3D-printtoepassingen. De inkt werd vervolgens gestold met behulp van UV-licht. interessant, de resulterende solide structuur kan vervolgens worden omgezet in een verscheidenheid aan nieuwe configuraties, gewoon door het te verwarmen.
"De structuren die zijn getransformeerd met behulp van de methode die we hebben ontwikkeld, kunnen vervolgens mechanisch verder worden verbeterd door extra verwerking met UV-licht, " zei Qi. "We hebben een veelzijdige methode ontwikkeld om tegen lage kosten toegang te krijgen tot snel van vorm veranderende structuren met robuuste mechanische eigenschappen. waarmee 4D-printen een stap verder gaat voor praktische toepassingen."
Het materiaal dat door Qi en zijn collega's is geïntroduceerd, heeft tal van voordelen ten opzichte van andere vormveranderende materialen voor 3D-printen die in het verleden zijn geïntroduceerd. Met name, het maakt het mogelijk om systemen te creëren die hun vorm on-demand kunnen veranderen, snel en met hoge precisie.
In aanvulling, objecten of technologische componenten die met dit nieuwe materiaal zijn geprint, zijn mechanisch robuust, wat betekent dat ze niet zo gemakkelijk worden beschadigd door zware voorwerpen of andere externe krachten. In de toekomst, de materiaal- en printtechniek die door Qi en zijn collega's is bedacht, kan het 3D- en 4D-printen van tal van verschillende items mogelijk maken, inclusief artistieke objecten, slimme apparaten, inzetbare elektronica, en slimme optische apparaten.
"Onze plannen voor toekomstig onderzoek omvatten het fabriceren van vormveranderende structuren van veel grotere afmetingen en het integreren van vormverandering met meerdere andere functies, zoals flexibele elektronica en optica, om slimme apparaten te fabriceren, inclusief frequentie-afstembare antenne, en zelfvouwende RFID, ' zei Qi.
© 2020 Wetenschap X Netwerk
Cellen zijn de kleinste functionele eenheden van alle levende wezens. In de cellen bevinden zich gespecialiseerde structuren, organellen genaamd, die ze helpen bepaalde functies uit te voeren. Rib
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com