技術(shù)文章(zhang)
Technical articles光敏聚二甲(jia)基硅(gui)氧烷(PDMS)硅膠材料(liao)由高度交(jiao)聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(gou)組成,在硅氧鍵(jian)的作用下(xia)具有良好(hao)的熱穩(wěn)定性(xing)、耐輻射性、生物(wu)相容性(xing)及化學(xué)惰性,被(bei)廣泛(fan)應(yīng)用(yong)于機(jī)械(xie)、醫(yī)療(liao)、化工、航空航(hang)天和生物工(gong)程等領(lǐng)域(yu)。
增材(cai)制造將數(shù)(shu)字模型作為制(zhi)造基礎(chǔ),通(tong)過材料逐層(ceng)堆積(ji)的方式實(shí)(shi)現(xiàn)三維實(shí)體(ti)的直接構(gòu)(gou)建,是一種先(xian)進(jìn)的智能制造(zao)技術(shù)。該技(ji)術(shù)基于(yu)計(jì)算機(jī)模型(xing)進(jìn)行實(shí)(shi)體建模,可實(shí)(shi)現(xiàn)制造材料的(de)精確控(kong)制,具有復(fù)雜結(jié)(jie)構(gòu)快速制(zhi)造的能力(li)。
近年,增材制(zhi)造行業(yè)迅(xun)速發(fā)展,打(da)印精度(du)和速度(du)都得到(dao)極大提高(gao),通過增材制造(zao)方式對(duì)PDMS 材料(liao)進(jìn)行制造,將為(wei)軟體機(jī)器(qi)人、類生命機(jī)器(qi)人和可(ke)穿戴(dai)設(shè)備的(de)發(fā)展帶來革命(ming)性進(jìn)(jin)步。文獻(xiàn)將生(sheng)物3D 打印(yin)技術(shù)(shu)與微流控芯(xin)片技術(shù)相結(jié)合(he), 構(gòu)建了三(san)維結(jié)構(gòu)的器(qi)官芯(xin)片,可實(shí)(shi)現(xiàn)芯片制(zhi)造工藝的簡(jian)易化和低成(cheng)本化,同時(shí)滿(man)足對(duì)復(fù)(fu)雜異質(zhì)三維(wei)微環(huán)(huan)境的精細(xì)(xi)需求。文獻(xiàn)采用(yong)嵌入式3D 打(da)印技術(shù)(shu)進(jìn)行了PDMS 材料的(de)成形,通過對(duì)(dui)支撐介質(zhì)的(de)透明(ming)度、流動(dòng)性(xing)及流變性進(jìn)行(xing)優(yōu)化,確定(ding)了最佳打(da)印參(can)數(shù),制備(bei)了個(gè)性化多(duo)孔硅膠義眼, 其(qi)優(yōu)異的生(sheng)物相容(rong)性,為(wei)個(gè)性(xing)化義眼的性(xing)能研究與臨床(chuang)應(yīng)用奠定了(le)基礎(chǔ)。文獻(xiàn)利用(yong)氣溶膠微噴射(she)打印(yin)工藝(yi)制備了PDMS 材料(liao)的柔性應(yīng)變傳(chuan)感器,探究了PDMS 微(wei)噴射(she)工藝參數(shù)對(duì)打(da)印寬度的影(ying)響規(guī)(gui)律,驗(yàn)證(zheng)了PDMS 噴射(she)打印工藝在(zai)智能穿戴設(shè)備(bei)方面的應(yīng)用潛(qian)力。PDMS 材料在未固(gu)化狀態(tài)下具(ju)有較強(qiáng)(qiang)的流動(dòng)和浸潤(run)性,無法采用(yong)擠出式打印工(gong)藝構(gòu)建大體(ti)積復(fù)(fu)雜結(jié)構(gòu), 將PDMS和粉(fen)末材料混合制(zhi)備功能(neng)材料是當(dāng)(dang)前的主流方式(shi),可極(ji)大提高打印(yin)精度(du)和結(jié)(jie)構(gòu)尺(chi)寸。文獻(xiàn)以氧(yang)化鋯和PDMS 分別(bie)作為分散相(xiang)和連續(xù)相(xiang),不同分散(san)相含量的流變(bian)測試(shi)表明,配(pei)制的復(fù)(fu)合打(da)印材料具有(you)非牛頓流體(ti)特性,復(fù)合材料(liao)中氧(yang)化鋯粉末的體(ti)積分?jǐn)?shù)在25%時(shí)(shi),打印材料(liao)便于擠出且成(cheng)形較好。
PDMS 作為性能優(yōu)(you)異的柔性(xing)材料, 不(bu)僅是軟(ruan)體機(jī)器人主體(ti)部分的理想材(cai)料,還在很多高(gao)新技術(shù)領(lǐng)(ling)域具有(you)廣泛的應(yīng)用價(jià)(jia)值。但受到(dao)流動(dòng)性(xing)和浸潤(run)性的影響,PDMS 不具(ju)備擠出(chu)式打印的(de)能力,需將其混(hun)入增強(qiáng)相(xiang),提高材料(liao)的屈服強(qiáng)度(du),才能維持復(fù)雜(za)結(jié)構(gòu)的(de)形狀穩(wěn)定。然而(er),氣相二氧化(hua)硅顆粒的比例(li)會(huì)對(duì)(dui)硅膠墨水的粘(zhan)接產(chǎn)生很大影(ying)響。
1、硅膠墨水(shui)啞鈴形試樣拉(la)伸測試(shi),可以用(yong)于測定(ding)試樣(yang)的拉伸(shen)強(qiáng)度和斷裂(lie)伸長率
2、硅膠墨水半(ban)球形腔體壓(ya)縮測試(shi),可以用于測定(ding)壓縮模量或(huo)壓縮強(qiáng)(qiang)度