MIT Frontier: 光硬化 3D プリント + アクティブ重合、化学構造の変化?

アンタークティック・ベアは2017年1月16日、世界的に有名なマサチューセッツ工科大学（MIT）の化学者が最近、印刷物の化学構造/組成と複数の3D印刷物間の化学接続方法を変更できる新しい3D印刷技術を発明し、印刷物の複雑さを大幅に改善したと報じた。

3Dプリント技術は、現在ではさまざまな材料に使用できるようになっていますが、まだいくつかの制限があります。たとえば、印刷された製品は、研磨などの後処理で滑らかにすることはできますが、化学構造を変えることはできないため、本質的に変更することはできません。 MIT のこの新しいテクノロジーは、この問題を解決するために開発されました。

Antarctic Bear によると、この新技術は MIT の化学助教授である Jeremiah Johnson 氏が、他の 2 人の研究者である Mao Chen 氏と Yuwei Gu 氏と共同で発明したとのことです。主に、従来の光硬化 (SLA) 3D 印刷技術と、印刷された材料を他の材料に変換したり、印刷された材料が「成長」し続けるようにする「アクティブ重合」と呼ばれる技術を組み合わせたものです。

実際、2013年にはすでに、MITの研究者たちは、紫外線が3Dプリント構造のポリマーを破壊し、「フリーラジカル」と呼ばれる活性分子を生成することを発見していました。この「フリーラジカル」は、プリント構造の周囲の溶液中の新しいモノマーと結合し、元の材料と再結合する可能性があります。「紫外線を照射すると、この鎖構造が成長し、紫外線を止めると成長が止まります。理論的には、このプロセスは何度も繰り返すことができます」とジョンソン氏は説明した。

しかし、これらのフリーラジカルを制御することは非常に難しく、元の 3D プリント材料に損傷を与える可能性もあります。しかし、MIT チームはこの問題の解決策として、LED 青色光を使用する方法を見つけました。 3D プリントで一般的に使用されるポリマーには、TTC と呼ばれる化学基が含まれているためです。この基は有機触媒によって活性化することができ、この触媒を「オン」にできるのは LED 青色光です。次に、青色光が照射されると、新しいモノマーが結合してこれらの TTC グループが拡大します。そして、これらのモノマーが非常に均一に添加されるため、材料は新しい特性を獲得します。「これにより、マクロ的な物質を制御し、望む通りに成長させることができる」とジョンソン氏は語った。
この青色 LED ライト方式は、剛性や疎水性など、3D プリント構造の多くの特性をすでに変えることができます。また、特定の種類のモノマーを添加すると、材料は温度変化に応じて膨張したり収縮したりすることができます。さらに素晴らしいことに、MIT チームは 2 つの 3D プリントされたオブジェクトの接合部に青色光を照射することで、それらを融合させることができました。「これを使えば、非常に大きく、化学的に安定した、非常に複雑な 3D プリント構造を作成できます。」

しかし、研究の過程で、MIT チームはいくつかの問題にも遭遇しました。たとえば、この化学変化は酸素のない環境で成功する必要があります。これは、使用されている有機触媒が酸素によって不活性化されるためです。これを実現するために、彼らは酸素の存在下でも機能できる触媒を探しています。

現在、MITチームはACS Central Scienceの最新号に関連研究論文を発表している。興味があれば南極の熊に聞いてみてください。

さらに読む:
MITのもう一つのブラックテクノロジー：3Dプリント可能なプログラム可能な衝撃吸収材
「MITは温度と圧力を感知できる、より高度な3Dプリント義手を開発中」

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3dersからコンパイル

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