技術文(wen)章
Technical articles光敏聚二甲(jia)基硅氧烷(PDMS)硅膠(jiao)材料由(you)高度交聯(lián)的(de)網(wǎng)狀(zhuang)結構(gou)組成,在硅氧(yang)鍵的作(zuo)用下(xia)具有良好(hao)的熱穩(wěn)定性、耐(nai)輻射性、生(sheng)物相(xiang)容性及(ji)化學惰性,被(bei)廣泛應用(yong)于機械(xie)、醫(yī)療、化工、航(hang)空航天和生(sheng)物工(gong)程等領(ling)域。
增材制造(zao)將數(shù)(shu)字模型(xing)作為制造(zao)基礎,通過材(cai)料逐層堆積的(de)方式實現(xiàn)三(san)維實體的直接(jie)構建(jian),是一(yi)種先進的(de)智能(neng)制造技術。該(gai)技術(shu)基于計算機模(mo)型進行實(shi)體建(jian)模,可實現(xiàn)制造(zao)材料的精(jing)確控制,具有(you)復雜結構快(kuai)速制造的能(neng)力。
近年,增材(cai)制造行(xing)業(yè)迅(xun)速發(fā)展,打印(yin)精度和(he)速度(du)都得到極大提(ti)高,通過增(zeng)材制造方式對(dui)PDMS 材料進行(xing)制造,將(jiang)為軟體機(ji)器人、類生(sheng)命機器人(ren)和可穿戴設備(bei)的發(fā)展帶(dai)來革命性進(jin)步。文獻將生物(wu)3D 打印技術與微(wei)流控芯片技術(shu)相結合, 構建(jian)了三維結構的(de)器官芯片,可實(shi)現(xiàn)芯片(pian)制造工藝的簡(jian)易化(hua)和低成本化,同(tong)時滿足對復雜(za)異質三維微(wei)環(huán)境的(de)精細需求。文(wen)獻采用嵌入式(shi)3D 打印技(ji)術進行了(le)PDMS 材料的成(cheng)形,通過對支撐(cheng)介質的(de)透明度、流動性(xing)及流(liu)變性進行優(yōu)(you)化,確定了最佳(jia)打印參數(shù)(shu),制備了個性化(hua)多孔硅膠(jiao)義眼, 其優(yōu)異(yi)的生物(wu)相容性,為個(ge)性化義(yi)眼的性(xing)能研究(jiu)與臨床應(ying)用奠定了基(ji)礎。文獻利用(yong)氣溶膠微噴射(she)打印工藝(yi)制備了(le)PDMS 材料的柔性(xing)應變(bian)傳感器,探究(jiu)了PDMS 微噴射工藝(yi)參數(shù)對(dui)打印(yin)寬度的(de)影響規(guī)(gui)律,驗(yan)證了(le)PDMS 噴射打印(yin)工藝(yi)在智能穿戴(dai)設備(bei)方面的應(ying)用潛力(li)。PDMS 材料(liao)在未固化(hua)狀態(tài)(tai)下具(ju)有較強的(de)流動和(he)浸潤性(xing),無法采用(yong)擠出(chu)式打印工(gong)藝構建大體積(ji)復雜結構, 將PDMS和(he)粉末材料混(hun)合制備(bei)功能材(cai)料是當前的主(zhu)流方式,可(ke)極大提高(gao)打印精度(du)和結構尺寸。文(wen)獻以(yi)氧化鋯和PDMS 分(fen)別作為分(fen)散相(xiang)和連續(xù)相,不(bu)同分(fen)散相含量(liang)的流變(bian)測試(shi)表明,配制的復(fu)合打印材(cai)料具(ju)有非牛頓(dun)流體特性,復(fu)合材料中(zhong)氧化鋯(gao)粉末的體積(ji)分數(shù)在25%時(shi),打印材(cai)料便于擠出(chu)且成形較好。
PDMS 作為(wei)性能優(yōu)異的柔(rou)性材(cai)料, 不(bu)僅是軟(ruan)體機器人(ren)主體部(bu)分的理(li)想材料,還在很(hen)多高新(xin)技術(shu)領域具有(you)廣泛的應(ying)用價值。但(dan)受到流動性和(he)浸潤(run)性的影響,PDMS 不具(ju)備擠出式打(da)印的能(neng)力,需將其(qi)混入增強相,提(ti)高材料的屈(qu)服強度,才能維(wei)持復(fu)雜結構的形狀(zhuang)穩(wěn)定。然而,氣相(xiang)二氧化硅顆粒(li)的比例會對(dui)硅膠(jiao)墨水的(de)粘接產(chǎn)(chan)生很大影響(xiang)。
1、硅膠墨水啞鈴(ling)形試(shi)樣拉伸測試(shi),可以用于測(ce)定試樣的拉(la)伸強度和(he)斷裂伸長(zhang)率
2、硅膠墨水半(ban)球形(xing)腔體(ti)壓縮(suo)測試,可以用(yong)于測定(ding)壓縮模量(liang)或壓(ya)縮強度