在當今科技飛速發展的時代，3D 打印技術正以其獨特的魅力改變著制造業的格局。而材料的創新，一直是推動 3D 打印技術不斷進步的關鍵因素。浙江大學化學工程與生物工程學院謝濤教授、吳晶軍研究員團隊的最新研究成果，為 3D 打印領域帶來了令人矚目的突破。


一、超強韌 3D 打印彈性材料的誕生


傳統的 3D 打印材料往往存在著脆性大、易斷裂的問題，這極大地限制了 3D 打印技術在對機械性能有較高要求場景中的應用。


要知道，光敏樹脂材料的優點就是表面光滑，價格便宜，但是其缺點就是比較脆，普通樹脂材料，難免是具備高硬度或者高韌性，要想兩者兼備實在是屈指可數。


然而，浙大研究團隊的不懈努力，成功地打破了這一局限。他們設計出的新型光敏樹脂，通過精心的分子結構設計和獨特的處理工藝，打造出了能夠拉伸到自身長度 9 倍以上，憑借直徑1毫米的“身軀”提起10公斤物件的“超級橡皮筋”。這種超強的拉伸性能，讓人們對 3D 打印材料的潛力有了全新的認識。


這種光敏樹脂材料的強度和韌性，遠超現有的文獻報道和商業化產品中的同類材料。這項研究進展為3D打印技術突破材料局限，大規模應用于高性能的產品制造帶來了曙光。


二、新型光敏樹脂的獨特優勢


1、反應活性與流動性的平衡


在打印階段，研究團隊巧妙地關注了材料的反應活性和流動性。他們深知，只有滿足這兩個關鍵因素，才能確保材料順利成型，為后續的應用奠定堅實的基礎。


通過精準的調控和優化，使得材料在打印過程中能夠流暢地固化，形成精細且均勻的結構。


2、創新的分子結構設計


團隊在已有的光敏樹脂分子中加入了動態受阻脲鍵、聚氨酯鏈段和羧基。這些特殊的分子結構在打印前體材料階段處于“潛伏”狀態，等待著后續的激活和轉化。


這種巧妙的設計，為材料在打印成型后的性能優化提供了巨大的潛力。


3、獨特的后處理工藝


打印成型后的成品會被轉移到 90 攝氏度的“烤箱”中靜置一會兒。在這個過程中，材料的分子結構和性能會悄然發生變化。


原本“潛伏”的分子結構開始發揮作用，相互作用和協同，從而賦予材料出色的強度和韌性。用它通過3D打印做出能拉伸到自身長度9倍以上、憑借直徑1毫米的“身軀”提起10公斤物件的“超級橡皮筋”。


三、光敏樹脂在 3D 打印上的應用


目前，光敏樹脂材料在3D打印材料領域應用的研究很多，光敏樹脂的種類也越來越豐富。


1、高精度模型打印


光敏樹脂一直以來在打印高精度模型方面表現出色。其能夠細膩地呈現復雜的形狀和細節，為產品設計和原型制作提供了極大的便利。


例如，在汽車工業中，可以快速打印出精致的零部件模型，用于設計驗證和外觀評估。


2、醫療領域的應用


在醫療領域，光敏樹脂的應用前景廣闊。可以用于打印個性化的醫療器械，如假肢、牙套等，更好地滿足患者的特殊需求。


同時，也能夠為醫學研究提供精確的人體器官模型，輔助手術規劃和培訓。


3、工業制造中的零部件生產


隨著新型光敏樹脂的出現，其在工業制造中的應用有望進一步拓展。能夠打印出具有高強度和高韌性的零部件，用于替代傳統制造工藝中的一些部件。


這不僅可以提高生產效率，還能夠實現復雜形狀零部件的快速制造。


四、超強韌 3D 打印彈性材料的應用實例


1、“超級橡皮筋”的卓越性能


研究人員用這類新型樹脂打印出的“橡皮筋”展現出了令人驚嘆的耐力。它能被拉伸到自身長度的 9 倍，承受 94 兆帕的拉力也不繃斷。


這種超強的拉伸性能和耐力，使其在眾多領域具有潛在的應用價值。


2、抗穿刺性能極佳的氣球


除了“橡皮筋”，研究人員還用該材料制備出了抗穿刺性能極佳的氣球。這一成果展示了材料在不同應用場景中的出色適應性。


例如，在航空航天領域，這種抗穿刺的氣球可以用于某些特殊的氣體儲存和釋放裝置。


五、應用前景與展望


1、制造業的變革


這種超強韌的 3D 打印彈性材料和新型光敏樹脂的出現，有望為制造業帶來一場深刻的變革。能夠實現更加復雜和高性能產品的快速制造，降低生產成本，提高生產效率。


在汽車、航空航天、電子等領域，將能夠制造出更輕、更強、更復雜的零部件，提升產品的性能和競爭力。


2、個性化定制的新高度


為個性化定制開辟了新的道路。可以根據用戶的特定需求，快速打印出具有獨特性能和形狀的產品，滿足市場對個性化和差異化的追求。


例如，在運動裝備領域，可以為運動員定制貼合其身體特征和運動需求的裝備。


3、科研與創新的推動


材料的創新將激發更多的科研靈感和創新應用。吸引更多的研究人員投身于 3D 打印技術的研究和開發，推動整個領域不斷向前發展。


未來，可能會出現更多性能卓越、功能多樣的 3D 打印材料，拓展 3D 打印技術的應用邊界。


總之，浙江大學團隊的這一研究成果為 3D 打印技術的發展注入了強大的動力。相信在不久的將來，我們將看到更多基于這種創新材料的令人驚嘆的應用，為人類的生活和生產帶來更多的便利和進步。


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來源：賢集網
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