再処理可能な熱硬化性3Dプリント材料の誕生

再処理可能な熱硬化性3Dプリント材料の誕生
研究者たちは数十年にわたって、サブミリメートル規模の複雑な構造の 3D プリントに取り組んできました。 3D プリンティング技術の最新の研究成果は、デジタル光処理技術 (DLP) などの解決策を提供します。この技術は、紫外線 (UV) を使用し、液体ポリマー樹脂を精密に制御された方法で自立型固体構造に変換します。


すべての 3D プリント材料の中で、熱硬化性フォトポリマーは、優れた高温機械的安定性、優れた耐薬品性、高精度 3D プリント システムとの良好な互換性により、3D プリント材料市場のほぼ半分を占めています。しかし、紫外線によって開始される光重合反応を通じてこれらの熱硬化性感光性ポリマーによって形成される共有結合ネットワークは永久的であることが多く、反応によって得られた 3D プリント構造は再処理、つまり再形成、修復、リサイクルができなくなります。世界的な 3D プリント材料の爆発的な成長に伴い、熱硬化性フォトポリマーの再処理不可能な性質により、大量の材料廃棄物が発生し、深刻な環境影響が発生します。

この環境問題に対処するため、シンガポール工科デザイン大学 (SUTD) の研究者らは、3D プリントされた材料を再形成、修復、リサイクルできる、再処理可能な熱硬化性 3D プリント材料 (3DPRT) を開発しました。


このプロジェクトの共同リーダーであるSUTD科学数学部のケビン・ゲ助教授は、次のように語っています。「私たちは、デジタル光処理を使用した高解像度3D印刷用に特別に設計された、再処理可能な熱硬化性フォトポリマーを初めて開発しました。第一に、高解像度の構造は印刷後に再構成して任意の形状に固定できるため、印刷効率が向上します。たとえば、平らな2次元層から3次元の折り畳み部分を生成できます。第二に、構造は修復可能であるため、損傷した部分は構造の完全性を確保した状態で再印刷でき、製品の耐久性を延ばすことができます。最も重要なことは、私たちの材料はリサイクルして他の方法で再利用できることです。」

このプロジェクトのもう 1 人のリーダーであるマーティン ダン教授 (現在はコロラド大学デンバー校工学応用科学学部の学部長) は、次のように述べています。「全体的に、3DPRT の開発は、3D プリント材料の急速な消費によって引き起こされる環境問題に対する実用的な解決策を提供します。3D プリント材料は、組織工学、ソフト ロボット、ナノデバイスなど、さまざまな先進分野で広く使用されるようになります。」

3DPRT の樹脂溶液では、アクリレート官能基の UV 感度により、UV 硬化に基づく 3D 印刷技術に適しており、3DPRT を使用して高精度の複雑な 3 次元構造を印刷できます。高温でのヒドロキシル基とエステル官能基間のエステル交換反応により、印刷された構造は再処理可能になります。 2 段階の重合戦略を通じて開発されたこの再処理可能な熱硬化性感光性 3D 印刷材料により、ユーザーは 3D 印刷された構造を再形成できるだけでなく、損傷したインターフェースに直接 3D 印刷して壊れた部分を修復することもできます。さらに、廃棄された部品はエステル交換反応によりリサイクルされ、他の用途に再利用することができます。

出典: New Materials Online
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