浙大团队研发超强韧3D打印材料，橡皮筋直径1毫米能提10公斤

在当今科技飞速发展的时代，3D 打印技术正以其独特的魅力改变着制造业的格局。而材料的创新，一直是推动 3D 打印技术不断进步的关键因素。浙江大学化学工程与生物工程学院谢涛教授、吴晶军研究员团队的最新研究成果，为 3D 打印领域带来了令人瞩目的突破。


一、超强韧 3D 打印弹性材料的诞生


传统的 3D 打印材料往往存在着脆性大、易断裂的问题，这极大地限制了 3D 打印技术在对机械性能有较高要求场景中的应用。


要知道，光敏树脂材料的优点就是表面光滑，价格便宜，但是其缺点就是比较脆，普通树脂材料，难免是具备高硬度或者高韧性，要想两者兼备实在是屈指可数。


然而，浙大研究团队的不懈努力，成功地打破了这一局限。他们设计出的新型光敏树脂，通过精心的分子结构设计和独特的处理工艺，打造出了能够拉伸到自身长度 9 倍以上，凭借直径1毫米的“身躯”提起10公斤物件的“超级橡皮筋”。这种超强的拉伸性能，让人们对 3D 打印材料的潜力有了全新的认识。


这种光敏树脂材料的强度和韧性，远超现有的文献报道和商业化产品中的同类材料。这项研究进展为3D打印技术突破材料局限，大规模应用于高性能的产品制造带来了曙光。


二、新型光敏树脂的独特优势


1、反应活性与流动性的平衡


在打印阶段，研究团队巧妙地关注了材料的反应活性和流动性。他们深知，只有满足这两个关键因素，才能确保材料顺利成型，为后续的应用奠定坚实的基础。


通过精准的调控和优化，使得材料在打印过程中能够流畅地固化，形成精细且均匀的结构。


2、创新的分子结构设计


团队在已有的光敏树脂分子中加入了动态受阻脲键、聚氨酯链段和羧基。这些特殊的分子结构在打印前体材料阶段处于“潜伏”状态，等待着后续的激活和转化。


这种巧妙的设计，为材料在打印成型后的性能优化提供了巨大的潜力。


3、独特的后处理工艺


打印成型后的成品会被转移到 90 摄氏度的“烤箱”中静置一会儿。在这个过程中，材料的分子结构和性能会悄然发生变化。


原本“潜伏”的分子结构开始发挥作用，相互作用和协同，从而赋予材料出色的强度和韧性。用它通过3D打印做出能拉伸到自身长度9倍以上、凭借直径1毫米的“身躯”提起10公斤物件的“超级橡皮筋”。


三、光敏树脂在 3D 打印上的应用


目前，光敏树脂材料在3D打印材料领域应用的研究很多，光敏树脂的种类也越来越丰富。


1、高精度模型打印


光敏树脂一直以来在打印高精度模型方面表现出色。其能够细腻地呈现复杂的形状和细节，为产品设计和原型制作提供了极大的便利。


例如，在汽车工业中，可以快速打印出精致的零部件模型，用于设计验证和外观评估。


2、医疗领域的应用


在医疗领域，光敏树脂的应用前景广阔。可以用于打印个性化的医疗器械，如假肢、牙套等，更好地满足患者的特殊需求。


同时，也能够为医学研究提供精确的人体器官模型，辅助手术规划和培训。


3、工业制造中的零部件生产


随着新型光敏树脂的出现，其在工业制造中的应用有望进一步拓展。能够打印出具有高强度和高韧性的零部件，用于替代传统制造工艺中的一些部件。


这不仅可以提高生产效率，还能够实现复杂形状零部件的快速制造。


四、超强韧 3D 打印弹性材料的应用实例


1、“超级橡皮筋”的卓越性能


研究人员用这类新型树脂打印出的“橡皮筋”展现出了令人惊叹的耐力。它能被拉伸到自身长度的 9 倍，承受 94 兆帕的拉力也不绷断。


这种超强的拉伸性能和耐力，使其在众多领域具有潜在的应用价值。


2、抗穿刺性能极佳的气球


除了“橡皮筋”，研究人员还用该材料制备出了抗穿刺性能极佳的气球。这一成果展示了材料在不同应用场景中的出色适应性。


例如，在航空航天领域，这种抗穿刺的气球可以用于某些特殊的气体储存和释放装置。


五、应用前景与展望


1、制造业的变革


这种超强韧的 3D 打印弹性材料和新型光敏树脂的出现，有望为制造业带来一场深刻的变革。能够实现更加复杂和高性能产品的快速制造，降低生产成本，提高生产效率。


在汽车、航空航天、电子等领域，将能够制造出更轻、更强、更复杂的零部件，提升产品的性能和竞争力。


2、个性化定制的新高度


为个性化定制开辟了新的道路。可以根据用户的特定需求，快速打印出具有独特性能和形状的产品，满足市场对个性化和差异化的追求。


例如，在运动装备领域，可以为运动员定制贴合其身体特征和运动需求的装备。


3、科研与创新的推动


材料的创新将激发更多的科研灵感和创新应用。吸引更多的研究人员投身于 3D 打印技术的研究和开发，推动整个领域不断向前发展。


未来，可能会出现更多性能卓越、功能多样的 3D 打印材料，拓展 3D 打印技术的应用边界。


总之，浙江大学团队的这一研究成果为 3D 打印技术的发展注入了强大的动力。相信在不久的将来，我们将看到更多基于这种创新材料的令人惊叹的应用，为人类的生活和生产带来更多的便利和进步。


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来源：贤集网
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