湛江3D打印

湛江3D打印

3D打印水凝胶与其他聚合物复合结构的应用

    

实现基于水凝胶的多材料打印为目的,提出一种利用DLP技术将水凝胶与其它紫外固化聚合物打印在一起的方法,解决了水凝胶与其它紫外可固化聚合物之间的界面粘接问题,并利用一系列实验阐述了粘接原理,最终我们用自建的多材料打印系统展示了一系列水凝胶-其他聚合物复合结构的应用,具体结论如下:
(1)改性过的水溶性TPO光引发剂使得水凝胶适用于DLP多材料打印,并解决了水凝胶与其它(甲基)丙烯酸酯聚合物的界面粘接问题。水溶性TPO光引发剂使得水凝胶能够快速(1分钟以内)交联,比常用的水凝胶光引发剂I2959更适合于DLP 3D打印。经过红外光谱测试,我们发现水溶性TPO引发水凝胶聚合的转化率大约为90%,因此固化后的水凝胶中仍含有未完全反应的碳-碳双键,这使得其它(甲基)丙烯酸酯聚合物能与水凝胶的界面形成强健的共价键,实现牢固的界面粘接,也为实现基于水凝胶的多材料打印打下了基础。

(2)打印水凝胶-刚性聚合物复合结构。多材料3D打印给与设计和制造的高自由度使我们可以通过在水凝胶中引入刚性结构来提高水凝胶的力学性能,并且还可以调整刚性结构的局部构造来制造具有梯度的水凝胶复合结构,这将大大增强3D打印生物材料的功能和性能。

(3)打印水凝胶-形状记忆聚合物复合结构。将水凝胶和形状记忆聚合物打印在一起,既能给水凝胶带来了形状记忆功能,又能给形状记忆聚合物带来了水凝胶的优势。我们打印了由水凝胶芯和形状记忆聚合物外壳组成血管支架,该支架既可以通过改变和恢复形状来满足微创手术的要求,也能通过水凝胶实现药物释放的功能。

(4)打印导电水凝胶-弹性体聚合物复合结构。将导电水凝胶和弹性体打印才一起,弹性体既能防止水凝胶失水,也能作为介电层,为实现柔性电子设备的材料-结构-功能一体化提供有效的途径。我们利用水凝胶-弹性体的多材料打印,设计打印了一种可承载大变形的3D电路和一个集成柔性传感器的软气动执行器。


2021-08-04 16:02:10