3D Baskı ve Tip I Foto-Başlatılmış Geri Dönüşümlü Ekleme-Parçalanma Zinciri Transfer Polimerizasyonu ile In Situ Yüzey Modifikasyonu

Mevcut protokol, tip I foto-başlatılmış geri dönüşümlü ekleme-parçalanma zinciri transfer polimerizasyonu kullanılarak polimerik malzemelerin dijital ışık işleme tabanlı 3D baskısını ve ardından yüzey aracılı polimerizasyon yoluyla in situ malzeme post-fonksiyonelleştirmesini açıklamaktadır. Fotoindüklenmiş 3D baskı, bağımsız olarak uyarlanmış ve mekansal olarak kontrol edilen toplu ve ara yüz özelliklerine sahip malzemeler sağlar.

Bu protokol, 3D baskılı materyallerin toplu ve ara yüzey özelliklerinin bağımsız olarak ayarlanmasını sağlar. Bu, karmaşık 3D baskılı malzemelerin tasarlanması ve üretilmesi için daha fazla esneklik sağlar. Bu teknik sıkı reaksiyon koşulları gerektirmez ve piyasada bulunan ekipman kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Sonuç olarak, bu teknik karmaşık 3D baskılı malzemelerin üretilmesini önemli ölçüde kolaylaştırır. Başlamak için, dökme reçineyi 0.36 gram BTPA'yı temiz bir 50 mililitre kehribar şişeye tartarak hazırlayın. Bir mikropipet kullanarak amber şişeye 13.63 mililitre polietilen glikol diakrilat ve 14.94 mililitre DMAm ekleyin.

Alüminyum folyo ile kaplı ayrı bir 20 mililitrelik temiz cam şişede, 0.53 gram TPO ekleyin. Bir mikropipet kullanarak, TPO'yu içeren 20 mililitrelik cam şişeye 10 mililitre DMAm ekleyin ve kapağı kullanarak şişeyi kapatın. DMAm'deki TPO çözeltisini, 10 saniye boyunca bir vorteks karıştırıcısı kullanarak karıştırarak ve daha sonra karışımı oda sıcaklığında 2 dakika boyunca sonikleştirmek için standart bir laboratuvar sonik banyosu kullanarak iyice homojenize edin.

Bir cam pipet ve kauçuk pipet ampulü kullanarak, çözeltiyi 20 mililitrelik cam şişeden 50 mililitrelik amber şişeye aktarın ve şişeyi bir kapak ve kalıplanabilir plastik film ile kapatın. 50 mililitrelik kehribar şişeyi hafifçe çalkalayın ve ardından karışımın homojen olmasını sağlamak için şişeyi oda sıcaklığında 2 dakika boyunca sonik bir banyoya yerleştirin. Toplu reçine ile doldurulmuş kapalı kehribar şişeyi daha sonra kullanmak üzere bir duman davlumbazına yerleştirin.

Toplu reçinenin hazırlanması için yüzey reçinesini daha önce açıklandığı gibi hazırlayın. Yüzey reçinesini hazırladıktan sonra, yüzey reçinesi ile doldurulmuş kapalı kehribar aşağılığı daha sonra kullanmak üzere bir duman başlığına yerleştirin. 3D baskı yapmak için, önceden hazırlanmış dökme reçineyi 3D yazıcı teknesine dökün, çözeltinin herhangi bir hava kabarcığı veya diğer homojensizlikler olmadan teknedeki alt filmi tamamen örtmesini sağlayın ve ardından 3D yazıcı kutusunu kapatın.

3B yazıcı ekranını kullanarak USB'de gezinin ve 3B yazdırma işlemine başlamak için üçgen Oynat düğmesine tıklayarak dilimlenmiş model dosyasını seçin. 3D yazıcı ekranını izleyerek, yazdırılan katman sayısına dikkat edin ve taban alt tabakasının son katmanının 3D baskısı sırasında iki dikey çizgi Duraklat düğmesine basarak baskı programını duraklatın. Tüm yapı aşamasını çıkarın ve 3D baskılı malzemeden ve yapım aşamasından kalan yığın reçineyi çıkarmak için yapı aşamasını ve basılı malzemeyi bir yıkama şişesinden denatüre edilmemiş% 100 etanol ile 10 saniye boyunca nazikçe durulayın.

Basınçlı hava kullanarak, 3D baskılı malzemeyi nazikçe kurutun ve artık etanol çıkarmak için yapım aşamasını oluşturun ve ardından yapı aşamasını 3D yazıcıya yeniden takın. Kavanı 3D yazıcıdan çıkarın ve kalan dökme reçineyi kehribar rengi bir aşağılığa dökün ve aşağılığı serin ve karanlık bir yerde saklayın. Bir yıkama şişesinden denatüre edilmemiş% 100 etanol kullanarak, artık yığın reçineyi çıkarmak için tekneyi dikkatlice durulayın.

Artık etanolleri çıkarmak için tekneyi basınçlı hava akışı kullanarak kurutun ve tekneyi 3D yazıcıya yeniden takın. Yüzey işlevselliğini gerçekleştirmek için, önceden hazırlanmış yüzey reçinesini 3D yazıcı teknesine dökün, çözeltinin alt filmi herhangi bir hava kabarcığı veya diğer homojensizlikler olmadan tamamen örtmesini sağlayın ve ardından 3D yazıcı kutusunu kapatın. Önceden belirlenmiş yüzey deseninin oluşmasına izin vermek için üçgen Oynat düğmesine tıklayarak 3B yazdırma programına devam edin.

Baskı programı tamamlandıktan sonra, yapı aşamasını 3D yazıcıdan çıkarın ve 3D baskılı malzemeden ve yapım aşamasından kalan yüzey reçinesini çıkarmak için bir yıkama şişesi kullanarak denatüre edilmemiş% 100 etanol ile 10 saniye boyunca yıkayın. Basınçlı hava kullanarak, 3D baskılı malzemeyi nazikçe kurutun ve artık etanolün giderilmesi için üretim aşaması oluşturun. Hala yapı aşamasına bağlıyken, tüm yapı aşamasını tersine çevirerek ve 15 dakika boyunca 405 nanometre ışığın altına yerleştirerek malzemeyi kürleyin.

İnce bir metal plaka veya boya kazıyıcı kullanarak yüzey işlevselleştirilmiş 3D baskılı malzemeyi yapı aşamasından yavaşça çıkarın. Floresan analizini gerçekleştirmek için, 3D baskılı yüzey işlevselleştirilmiş malzemeyi 312 nanometre ultraviyole gaz deşarj lambasının altına karanlık bir yere yerleştirin ve yüzey işlevselleştirilmiş katmanın yukarı bakmasını sağlayın. Yüzey katmanını 312 nanometre ışıkla sürekli olarak ışınlamak için lambayı açın ve floresan desenini gözlemleyin.

Çekme özelliği analizini gerçekleştirmek için, köpek kemiği şeklindeki numuneleri bir çekme test makinesinin çeneleri arasına yerleştirin ve 3D baskılı malzemenin 50,3 milimetrelik bir mesafeye eşit olarak yerleştirilmesini sağlayın. Kuvvet ve seyahat verilerini elde etmek için programı başlatın. 3D baskı ve yüzey işlevselliğinden sonra, malzeme 405 nanometre ışınlama altında kürlendi.

İşlevselleştirilmiş malzemelerin sarı olduğu, ancak iyi tanımlanmış şekillerle oldukça şeffaf olduğu gözlenmiştir. İşlevselleştirilmiş malzemeler karanlıkta floresan göstermez. Bununla birlikte, ultraviyole ışınlama üzerine, yüzey fonksiyonelleştirme adımı sırasında ışıkla ışınlanan bölgelerde, hafifçe yükseltilmiş bir yin-yang paterni olarak görülebilen, mekansal olarak çözülmüş yüzey floresansı gözlenmiştir.

Floresan görüntüleri, malzemenin alt tarafının ultraviyole ışık ışınlaması altında floresan göstermediğini gösterdi. Bununla birlikte, malzemenin üst tarafı yin-yang modelinde güçlü floresan gösterdi. 3D baskılı köpek kemiği şeklindeki örneklerin mekanik özellikleri analiz edildi ve bir stres-gerinim eğrisi elde edildi.

Malzeme, yaklaşık 25 megapaskal akma gerilmesi ve daha sonra arızadan önce plastik bir deformasyon sağlayan elastik bir deformasyon gösterdi. Kopmadaki uzama yaklaşık% 12 iken, kopmadaki stres yaklaşık 22 megapascal idi. Young modülünün yaklaşık 7 megapaskal olduğu hesaplanırken, tokluk metreküp başına yaklaşık 115 megajoule idi.

Yüzey sakininin tekne filmini tamamen kapladığından ve amaçlanan yüzey deseninden sapmalara yol açabilecek hava kabarcıklarından veya diğer kusurlardan arındırıldığından emin olmak önemlidir.