【3D打印】中科院兰州化物所在高性能3D打印PDMS研究方面取得进展
聚二甲基硅氧烷（PDMS）具有优异的柔弹性、透明性、流动性和生物相容性等优点 ， 因此在微流体器件、柔性电子、微结构模板复制以及医学工程等方面得到了广泛应用 。 近年来 ， 因在自由设计、快速制造、高精度无模具成型等方面的优势 ， 3D打印PDMS研究备受关注且发展迅速 。
中国科学院兰州化学物理研究所王晓龙团队 ， 近期发展了一种通用的光热两步固化方法 ， 实现了高精度PDMS结构件3D打印成型 。 如图1所示 ， 研究人员以Sylgard 184硅橡胶为例 ， 通过向其前驱体溶液中加入一定量的（≤20%）可光固化的甲基乙酰氧基丙基甲基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物（M-PDMS）赋予其光固化能力；然后 ， 使用紫外光辅助的直书写3D打印机 ， 在墨水挤出的过程中边打印边紫外光照射使M-PDMS固化获得高精度的三维结构打印件；最后 ， 将打印样品在120oC高温下热固化交联实现高性能PDMS结构件 。
【【3D打印】中科院兰州化物所在高性能3D打印PDMS研究方面取得进展】
本文插图
图：紫外固化辅助直书写3D打印PDMS示意图及打印件力学性能、成型精度以及应用展示
研究表明 ， 紫外光辅助固化直书写成形的线材具有优异的自支撑性 ， 可形成最小尺寸在100μm以下的大跨度结构 ， 并可层层堆积形成如空心圆柱体、晶格以及蜂巢结构等的打印件 ， 而且所得PDMS打印件在热交联后具有优异的机械性能 ， 其断裂强度和断裂伸长率分别为3.86 MPa 和123% ， 优于已报道的3D打印PDMS 。 研究人员采用同轴打印Sylgard 184制备的微孔道证明该方法可应用于微液体器件构筑等领域 。 更为重要的是 ， 这种光热两步固化方法具有较好的普适性 ， 可以实现其他硅橡胶材料包括人体硅胶、模具硅胶、灌封胶等的3D打印成型 ， 因此在生物医疗、柔性电子、软机器人等领域具有应用潜能 。
以上工作近期在线发表在Macromolecular Rapid Communication (DOI: 10.1002/marc.202000064)上 ， 相关研究得到国家自然科学基金、中科院前沿科学研究重点项目和“西部之光”人才培养计划项目的资助 。
来源： 兰州化学物理研究所
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