中国科学院福建省物質構造研究所による超高粘度光硬化3Dプリントエラストマーの研究における新たな進歩

中国科学院福建省物質構造研究所による超高粘度光硬化3Dプリントエラストマーの研究における新たな進歩
出典:中国科学院福建省物質構造研究所

光硬化型 3D プリント エラストマーの伸縮性と反発性を改善し、従来のエラストマーで作られたデバイスに近い、あるいはそれを超える熱性能を生み出すために、より効果的な戦略をどのように採用するかは、難しい課題です。技術的な難しさの 1 つは、従来の光硬化型 3D 印刷装置で印刷できる樹脂は粘度が低いのに対し、高性能の光硬化材料は粘度が高いことが多いことです。

福建省の「挑戦を解き明かし、チームを率いる」主要プロジェクトとミンドゥイノベーション実験室の自主的な重点技術研究プロジェクトの支援を受けて、中国科学院福建省物質構造研究所の呉立新研究員が率いるチームは、3Dプリントエラストマーの応用に関する研究を実施しました。彼らは「線形走査型バット光重合(LSVP)」という革新的な方法を使用して、粘度が60万cpsを超える非常に高粘度の感光性樹脂の3Dプリントを実現しました(図1)。

▲図1 高粘度光硬化型3Dプリント原理の模式図
上記の方法で得られた 3D プリントサンプルは、優れた機械的特性、良好な等方性、11.6 MPa の引張強度、650% の破断伸び、および優れた成形精度を備えています。この研究は、Nature Communications(「リニアスキャンベースのバット光重合システムによる超高粘度樹脂の3Dプリント」Nature Communications 14、第1号(2023):4303)に掲載されました。論文の筆頭著者はシニアエンジニアのWeng Zixiang氏で、責任著者は研究員のWu Lixin氏とシニアエンジニアのWeng Zixiang氏です。

▲図2 LSVPで作製した光硬化性3Dプリント部品の機械的特性と精度 上記の研究の進歩に基づいて、高性能光硬化性エラストマープレポリマーの合成、改質、活性モノマーの優先選択がLSVP技術と組み合わされています。調製された材料は、引張強度が 25 MPa 以上、破断伸びが 1600% 以上と、優れた機械的特性と弾力性を備えており、現在報告されている市販製品や文献よりも優れています (図 2)。同時に、LSVP 光硬化 3D プリントで作成されたサンプルは精度が良好です。この研究は、Advanced Materials(「高粘度UV硬化樹脂の3Dプリントによる高伸縮性・高弾性エラストマーの実現」Advanced Materials(2023):2304430)に掲載されました。筆頭著者は博士課程学生のHuang Xianmei氏、責任著者はシニアエンジニアのWeng Zixiang氏と研究者のWu Lixin氏です。

論文リンク
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39913-4
https://doi.org/10.1002/adma.202304430

光硬化、弾力性、粘度

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