西安交通大学は、優れた自己修復・再構築特性を持つ4Dプリント材料の開発で画期的な成果を上げた。

西安交通大学は、優れた自己修復・再構築特性を持つ4Dプリント材料の開発で画期的な成果を上げた。
出典:陝西日報


2022年7月12日、南極熊は、西安交通大学の張延鋒教授のチームが、動的チオ尿素結合を動的可逆架橋点として、機械的特性が強く、生体適合性に優れた共有結合適応ネットワークを開発し、4Dプリントを実現したことを知りました。この材料は、従来の光硬化型 3D プリント樹脂と比較して、優れた自己修復特性とリモデリング特性を備えており、ロボット、スマートアラーム、生体インプラントなどの分野で大きな潜在的応用領域を秘めています。

4D プリンティングは、スマート デバイス、バイオメディカル、組織工学における潜在的な応用により、科学研究と産業界で大きな関心を集めています。中でも、形状記憶ポリマーは、大きな変形、軽量、大きな回復応力、高速応答などの利点があるため、4D プリント材料として非常に重要です。しかし、4D プリントされた形状記憶ポリマーは通常、共有結合で架橋されたネットワークで構成されており、形状が永久的に変化しないため、形状回復方向が 1 つになり、4D プリントの柔軟性が制限されます。

西安交通大学の張燕鋒氏:ポリチオウレタンの高強度共有結合適応ネットワークの再構成可能な4Dプリント


さらに、光硬化型 3D プリントは精度、解像度、表面品質に優れていますが、現在光硬化型 3D プリントで印刷されている形状記憶ポリマー構造は、不溶性で溶融しない共有結合架橋ネットワークのため、リサイクルや修復が不可能であり、深刻な経済的および環境的問題を引き起こしています。したがって、4D プリンティングには、高強度、多重再構成可能、リサイクル可能、自己修復可能な材料を開発することが重要です。

一連の実験を通じて、西安交通大学の張延鋒教授のチームは高解像度で表面が滑らかなポリチオウレタン(4DP-PTU)構造を獲得した。従来の光硬化性 3D プリント樹脂と比較して、4DP-PTU は動的チオウレタン結合により優れた自己修復性とリモデリング特性を備えています。 4DP-PTUプリント構造は、損傷後、「断面を再プリント」することで修復でき、元の性能を回復できます。4DP-PTU粉末は、簡単なホットプレス処理で、粉末からバルク材料への自己修復と再成形を実現できます。自己修復または再成形後も、元のバルク材料と同じ機械的特性を維持し、既存の4Dプリント技術では把持と解放を同時に実現するのが難しいという問題を解決し、ロボット工学の分野での応用が期待されています。

印刷、自己修復

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