4-D spausdinimo grįžtama forma, keičianti medžiagas su šviesos pustoniu piešiniu

NYSTV - Forbidden Archaeology - Proof of Ancient Technology w Joe Taylor Multi - Language (Birželis 2019).

Anonim

Grįžtamojo formos pasikeitimas yra labai pageidautinas daugelio biomedicinos sričių, tarp jų mechaninių pavarų, minkštų robotų ir dirbtinių raumenų, savybė. Kai kurios medžiagos gali keisti dydį ar formą apšvitinus šviesą, sukelia mechaninę deformaciją be tiesioginio kontakto ir suteikia nuotolinio valdymo galimybę. Norėdami inžineruoti grįžtamas, formos keitimo (RSC) struktūras, aktyvios medžiagos, reaguojančios į išorinius dirgiklius, tokius kaip šviesos, šilumos ar elektros laukai, naudojamos kartu su kitomis neaktyvia medžiaga. Nors pažangi daugialypė 3-D spausdinimas įgalino RSC konstrukcijų projektavimą ir gamybą, galima spausdinti tik konkrečias medžiagas, kurios riboja plačią naudojimą.

Kaip alternatyva, neseniai buvo pateiktas paprastesnis metodas, naudojant "pustonių skalės modelį", skirtą šviesos intensyvumo pasiskirstymui projektuojamam modeliui fotopolimeruose ar šviesai aktyvintose dervose valdyti ir sukelti kryžminį susiejimą, kad būtų sukurtos grįžtamosios, savarankiškai sulankstomos ir išsiskleidžiančios 2-D origami struktūros. Skirtingos šviesos intensyvumo dėka fotonuotų polimerų lakštai pasiskirstė skirtingai. Naujame tyrime Qi ir jo kolegos perkėlė juodos spalvos modelį kontroliuojamam šviesos intensyvumo pasiskirstymui iš 2-D paviršiaus į 3-D spausdinimą iki inžinieriaus RSC struktūros sluoksnio sluoksnio. Jei juodos spalvos modeliai buvo tinkamai suprojektuoti, buvo sudarytos galimybės 4-D elgesiui sukurti 3-D konstrukcijų įvairovę, galinčią laikui bėgant grįžtamai susitraukti (4-as matmuo). Dabar rezultatai yra paskelbti daugiafunkcinėse medžiagose, IOP Science.

Principo įrodymu tyrimas naudojo skaitmeninio apšvietimo apdorojimo (DLP) spausdintuvą juodai juodai 4-D spausdinimui su UV projektoriaus šviesos šaltiniu, kad spausdintų fotocetuojamą skystą dervos polimerą, sudarytą iš poli (etilenglikolio) diakrilato (PEGDA), butilmetakrilato (BMA), butilakrilatas (BA), fotoiniciatoriai ir fotoabsorberiai. Intereso struktūra pirmiausia buvo suprojektuota ir supjaustyta į nuotraukas, atitinkančias kiekvieną spausdinimo sluoksnį. Kiekvieno paveikslėlio juodos spalvos skalė skirtingose ​​erdvinėse padėtyse buvo apdorota naudojant "Matlab" ir perduodama UV spausdintuvui. Medžiagos gamybos principas buvo pagrįstas šviesos apšvitinimu fotodinduciuoto skysčio dervos tirpalo kietėjimui. Inžinierinis produktas buvo struktūra, kurioje įvairios kryžminės sanklodės tankiai buvo skirtingose ​​erdvinėse padėtyse, kad būtų galima pakeisti atvirkščiai.

Kai spausdinta struktūra buvo panardinta į vandens vonią, prasidėjo procesas, vadinamas "desolvacija", nes maži oligomerai, esantys skirtingai sujungtoje medžiagoje, išsisklaidę iš struktūros, leidžiančios išspausdintą struktūrą deformuotis link mažiau išgydytos dalies. Remiantis griaunamojo rašto modeliu, deformacijos būdu buvo sukurtos įvairios savarankiškai sulankstomos struktūros.

Formos pasikeitimas buvo grįžtamas ir gana greitas acetono tirpale; struktūros absorbavo tirpiklį, kad išsipūstų ir susigrąžintų savo pradinę formą, kol ji vis dar yra tirpale. Atkuriama konstrukcija lydėtų dar kartą pašalinus iš acetono, atvirkščiai į antrinę struktūrą ore.

Iš esmės kiekvieno pjaustyto paveikslėlio pikselio pilkos spalvos reikšmė valdė šviesos intensyvumą arba šviesos dozę, kuri turėjo įtakos galutiniam medžiagos pavertimui spausdinimo metu. Procesas buvo skaitmenintas, kad būtų galima tiksliai kontroliuoti pilkos spalvos modelį ir gautą konstrukciją. Naujai sukurtos medžiagos buvo apibūdinamos naudojant fotografuojamo fotopolimerizuoto mėginio išgydymo laipsnį (DoC), naudojant ATR-FTIR (susilpnintą bendrą atspindžio-Furjė transformacijos infraraudonąją spektroskopiją), po kurio skaičiuojamas jauno modulio nustatymas, siekiant ištirti medžiagos standumą, fotocuoro reakcija kinetika ir nuskausminimo ir atsigavimo kiekybinis įvertinimas.

Aktyvios struktūros, kurios keičiasi forma ar veikia atvirkščiai, reaguodamos į išorinius dirgiklius, yra taikomos kosminės erdvės inžinerijos, medicinos prietaisų ir lanksčios elektronikos kaip formos atminties polimerai. Savarankiškai besiplečiančios / susitraukiančios struktūros yra naudingos kaip lengvos pavaros ir naudojamos kaip endovaskuliniai stentai. Tyrimai taip pat buvo sukurti kaip savaiminio išsiplėtimo / susitraukiančios medžiagos, naudojant grumsto formos 4D spausdinimo metodą. Perdavimo laikas svyravo nuo 6 minučių acetone iki 25 minučių ore. Tada koncepcija išplėsta iš plokščio paviršiaus į kubo formą, naudojant tą patį metodą, atsigavimo laikas acetone buvo apie 4 min., O džiovinimo laikas ore buvo 8 min. Naudojant tą pačią sąvoką Wu ir kt. Taip pat sukūrėme gėlių struktūrą, kuri sumažintų tirpalą ir žydi ore.

Mokslininkai taip pat sukūrė išplėstines auxetic struktūras arba metamedžiagas (kurios iš esmės turi neigiamą Poisson'o santykį) kartu su įprastomis medžiagomis (teigiamas Puasono santykis), naudojant spausdinimo techniką, siekiant inžinerijos transformaciją tarp dviejų.

Pelėskalkių 4-D spausdinimo metodas buvo sukurtas kaip principo įrodymas, kad būtų galima sukurti paprastą ir ekonomišką metodą aktyvių struktūrų kūrimui. Autoriai siūlo įvairias potencialias biomedicinos priemones inžinerinėms medžiagoms kaip kompozicinėms medžiagoms minkštos robotyros ir endovulkinės stentuose.

menu
menu