Wydruki z SLA, które się same naprawiają

Wydruki z SLA, które się same naprawiają

Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii opracowali elastyczny fotopolimer o unikalnych właściwościach do samonaprawiania się. Wydrukowane z niego przedmioty po przecięciu mogą w ciągu kilku godzin samodzielnie się naprawić.

Elastomery, które są zdolne do naprawy uszkodzeń, nie są nowością. Do tej pory jednak nie było możliwe wykorzystanie ich w druku 3D. Swoje właściwości zawdzięczają obecności wiązań dwusiarczkowych – tak zwanych mostków między dwoma atomami siarki. Dzieje się tak, ponieważ utlenione atomy siarki bardzo łatwo odtwarzają wiązania pomiędzy sobą. Fotopolimeryzacja żywicy elastomerowej zachodzi dzięki obecności grup tiolowych, czyli sulfhydrylowych, a mostki dwusiarczkowe w tym wypadku utrudniają polimeryzację. Zamiana grup tiolowych na mostki dwusiarczkowe zachodzi pod wpływem utleniacza. Osiągnięcie równowagi pomiędzy zachowaniem możliwości utwardzenia żywicy pod wpływem światła, a właściwości auto-regeneracyjnych jest bardzo trudne – ale, jak udowodnili naukowcy, nie jest całkowicie niemożliwe.

Dzięki dobraniu odpowiedniej ilości utleniacza, udało się zachować zarówno właściwości naprawcze, jak i fotopolimeryzacyjne. W swoim badaniu naukowcy przedstawili szereg różnych wykonanych w technologii SLA wydruków – od wkładki do butów, przez siłownik, po czujnik nacisku. Wszystkie obiekty po przecięciu, przy temperaturze w zakresie 40-60oC, połączyły się w całość w ciągu kilku godzin – dotyczy to również elektroniki, choć ta wymagała dłuższego czasu na naprawę. Wydruki po regeneracji zachowały 90% pierwotnej wytrzymałości. Manipulowanie temperaturą pozwala na zmianę szybkości regeneracji, choć ta zachodziła także w temperaturze pokojowej.

Badacze wskazują, że opracowana przez nich elastyczna żywica fotopolimerowa może być wykorzystywana również w innych bazujących na fotopolimeryzacji technologiach, w tym w PolyJet, czy litografii dwufotonowej. Samonaprawialne materiały, oprócz oczywistych przykładów typu obuwie lub opony,  mogą znaleźć zastosowanie w miękkiej robotyce, produkcji implantów i wielu, wielu innych. Wykorzystanie mostków siarczkowych, które naturalnie odpowiadają za trzeciorzędową strukturę białka, może zostać wykorzystanie w produkcji biomimetycznych obiektów o niespotykanych dotąd funkcjach mechanicznych. Kolejnym etapem badań będzie opracowanie innych regenerujących się materiałów, w tym tych o wysokiej sztywności.

Źródło: viterbischool.usc.edu

Kunhao Yu, An Xin, Haixu Du, Ying Li & Qiming Wang, Additive manufacturing of self-healing elastomers, NPG Asia Materials volume 11, Article number: 7 (2019)

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close