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技術(shù)文(wen)章
PDMS 硅膠墨水力學(xué)(xue)性能測(ce)試
光敏聚二甲基(ji)硅氧烷(PDMS)硅膠(jiao)材料(liao)由高度交(jiao)聯(lián)的網(wǎng)狀(zhuang)結(jié)構(gòu)(gou)組成,在硅氧(yang)鍵的作用下具(ju)有良好的熱(re)穩(wěn)定(ding)性、耐(nai)輻射性(xing)、生物(wu)相容性及化(hua)學(xué)惰性,被廣(guang)泛應(yīng)用于機(jī)械(xie)、醫(yī)療、化工、航空(kong)航天(tian)和生(sheng)物工程等領(lǐng)(ling)域。
增材制造(zao)將數(shù)字模型作(zuo)為制(zhi)造基礎(chǔ)(chu),通過材料逐層(ceng)堆積的方式實(shí)(shi)現(xiàn)三(san)維實(shí)(shi)體的直接(jie)構(gòu)建(jian),是一種先進(jìn)(jin)的智能制(zhi)造技術(shù)。該(gai)技術(shù)(shu)基于計(jì)(ji)算機(jī)模型進(jìn)(jin)行實(shí)體建模,可(ke)實(shí)現(xiàn)制造材(cai)料的精(jing)確控制,具(ju)有復(fù)雜結(jié)構(gòu)(gou)快速制造的能(neng)力。
近年,增材制(zhi)造行業(yè)(ye)迅速發(fā)展,打(da)印精(jing)度和速度都得(de)到極大(da)提高,通過增(zeng)材制造方(fang)式對(duì)(dui)PDMS 材料進(jìn)(jin)行制造,將(jiang)為軟體(ti)機(jī)器(qi)人、類生(sheng)命機(jī)器(qi)人和可穿戴(dai)設(shè)備的(de)發(fā)展帶來革(ge)命性進(jìn)步。文(wen)獻(xiàn)將生(sheng)物3D 打印技術(shù)與(yu)微流控芯片技(ji)術(shù)相結(jié)(jie)合, 構(gòu)建了三維(wei)結(jié)構(gòu)的器官(guan)芯片,可實(shí)現(xiàn)(xian)芯片制造工(gong)藝的(de)簡易化(hua)和低成(cheng)本化,同時(shí)滿(man)足對(duì)復(fù)雜(za)異質(zhì)三維(wei)微環(huán)境的精(jing)細(xì)需求。文(wen)獻(xiàn)采用嵌(qian)入式3D 打(da)印技術(shù)進(jìn)行了(le)PDMS 材料的成形(xing),通過對(duì)支撐介(jie)質(zhì)的透明度、流(liu)動(dòng)性及(ji)流變性(xing)進(jìn)行(xing)優(yōu)化,確定了(le)最佳打印參(can)數(shù),制(zhi)備了個(gè)(ge)性化多孔硅(gui)膠義眼, 其(qi)優(yōu)異的生(sheng)物相容性,為個(gè)(ge)性化(hua)義眼的性能研(yan)究與臨床(chuang)應(yīng)用(yong)奠定了基礎(chǔ)(chu)。文獻(xiàn)(xian)利用氣溶膠(jiao)微噴射打印(yin)工藝制備了PDMS 材(cai)料的(de)柔性應(yīng)變傳感(gan)器,探究了PDMS 微噴(pen)射工(gong)藝參數(shù)對(duì)打(da)印寬度的影(ying)響規(guī)律,驗(yàn)證(zheng)了PDMS 噴射打印工(gong)藝在智(zhi)能穿戴設(shè)(she)備方面(mian)的應(yīng)用潛力(li)。PDMS 材料(liao)在未固(gu)化狀態(tài)(tai)下具有較(jiao)強(qiáng)的流動(dòng)和浸(jin)潤性,無法采(cai)用擠出(chu)式打印(yin)工藝構(gòu)建大體(ti)積復(fù)(fu)雜結(jié)構(gòu)(gou), 將PDMS和粉末材(cai)料混合制備(bei)功能(neng)材料是當(dāng)前的(de)主流方(fang)式,可極大提(ti)高打印精度和(he)結(jié)構(gòu)尺寸(cun)。文獻(xiàn)以氧化鋯(gao)和PDMS 分別作為分(fen)散相和連(lian)續(xù)相,不同分(fen)散相含量(liang)的流變(bian)測試表明,配(pei)制的復(fù)(fu)合打印材料具(ju)有非牛頓(dun)流體特性(xing),復(fù)合材料中氧(yang)化鋯粉末(mo)的體積分?jǐn)?shù)在(zai)25%時(shí),打印材料便(bian)于擠出且(qie)成形較好。
PDMS 作為(wei)性能優(yōu)異(yi)的柔性材(cai)料, 不(bu)僅是軟(ruan)體機(jī)器人(ren)主體部分的(de)理想材料,還在(zai)很多高新技術(shù)(shu)領(lǐng)域具有廣泛(fan)的應(yīng)用價(jià)值。但(dan)受到(dao)流動(dòng)性和(he)浸潤性的影(ying)響,PDMS 不(bu)具備擠(ji)出式打印的(de)能力(li),需將(jiang)其混入增強(qiáng)相(xiang),提高材料(liao)的屈服強(qiáng)(qiang)度,才能維(wei)持復(fù)雜結(jié)構(gòu)的(de)形狀(zhuang)穩(wěn)定。然而,氣(qi)相二氧(yang)化硅顆粒的比(bi)例會(huì)(hui)對(duì)硅(gui)膠墨(mo)水的粘接產(chǎn)(chan)生很大(da)影響(xiang)。
1、硅膠(jiao)墨水啞鈴形試(shi)樣拉伸(shen)測試,可(ke)以用于測定試(shi)樣的拉(la)伸強(qiáng)度和斷裂(lie)伸長率
2、硅膠墨水半球(qiu)形腔體壓縮(suo)測試,可(ke)以用于(yu)測定壓(ya)縮模量或壓縮(suo)強(qiáng)度