操纵实例新加坡南洋理工大学基于增材制作的資料微加工的最新希望

2024-04-11

　　正在该项办事中●◆，探求者所制备的新型PN树脂阐扬出优异的热机能和机器机能，具有亲昵300℃玻璃化改变温度（Tg）和150 MPa的抗弯强度，以及迅疾光纠合的才气，可用于3D打印本领的成型加工。探求者通过PμSL本领，制备出具有微米级分离率的庞大组织，通过将打印好的产品实行二阶段的固化以及渐进式热解管束，最终获得了具有庞大组织的玻璃碳产物。（如图1）

　　进一步探求评释，因为所制备的PN树脂具有较高的碳产率（ 60wt%），最终通过热解获得的3D打印玻璃碳组织具有较低的各向同性裁减率（～29%），而且产物外外滑润，组织完备，内部无微观缺陷◆▼。再经由拉曼光谱，XRD，三点压缩等一系列的测试，深化外征了玻璃碳产品的组织特质和机器机能（图2）。

　　图 2. (a) CAD 组织模子，利用 PN树脂的 3D 打印、热管束和玻璃碳的蜂窝组织。(b) (c) (d)所得组织的外外和横截面外外状态。正在800 和 1000度热解获得产品的(e) 拉曼光谱 (f) XRD 图谱 (g)蜂窝组织的应力应变弧线。

　　图 1. 利用新型PN树脂打印的3D组织以及热管束后的组织和转换为玻璃碳的组织。

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　　圖 3. (a) 利用 PN樹脂打印的具有潛正在行使的玻璃碳組織▼◆；本辦事所制備的PN樹脂 (b) 與常睹糾合物樹脂的Tg 和碳産率的比較；(c) 與其他原料打印的碳産物的裁減率和碳産率的比較。

　　即日，正在前期辦事的基本上，新加坡南洋理工大學胡曉教員團隊報道了新型可光固化的鄰苯二甲腈（PN）單體並制備了可3D打印樹脂，通過PμSL本領以及固化熱解管束，得勝告終了玻璃碳（Glassy Carbon）的嚴謹微加工。正在他們的辦事中，探求者起初合成了可光固化PN單體並溶化正在溶液中配成可打印樹脂，然後詐欺PμSL本領，並采用nanoArch® S140 3D打印築立（精度：10 µm）將獲得的樹脂打印成型具有微米分離率的3D組織。之後，經由熱管束和熱裂解轉化成爲具有龐大組織的玻璃碳産品。因爲所制備PN單體的高碳産率，這種詐欺先驅體計謀和3D打印本領獲得的玻璃碳組織▼▼◆，不單告終了微米標准上的組織龐大性，同時正在仍舊了玻璃碳産品的組織完備性▼●◆，保真性和低裁減性。此步驟爲推動玻璃碳正在醫療器材、電化學器件、嚴謹微成型築立▼，以及正在能源和航空航天本领中的行使供给了一个新的安排思绪●▼▼。闭系探求劳绩以“Micro-fabrication of Glassy Carbon with Low Shrinkage and High Char Yield using High-performance Photocurable Phthalonitrile (PN) Resins”为题公布正在邦际出名期刊《Additive Manufacturing》上。

　　增材创制（又称3D打印）是一种先辈的原料加工本领，可用于产物的迅疾成型，以及庞大组织产物的严谨加工，因而，3D打印正在成效器件，微模具以及超原料的制备等规模受到了广大的体贴。基于3D打印本领的原料微加工工艺取决于打印器材和所行使原料▼，通过对打印物体的高精度限制，告终庞大组织的微创制。近年来，他们自立研发制备了一系列可光固化打印树脂，通过诈欺先驱体计谋以及二次固化管束，得胜制备了高机能晶格超原料，以及热固塑料和陶瓷原料的微加工制备◆●▼。固体玻璃碳是一种具有低序玻璃状无定形组织的碳原料●，具有出格的电化学、热、机器和电学特色▼◆，正在稠密规模如严谨微型模具、烧蚀防护罩、电化学传感器等方面都有广大的行使。然而◆●，比拟于其它原料，比如塑料，金属和陶瓷，固体碳原料的加工制备具有更大的离间性，由于他们的高热阻和高脆性，固体碳既不行通过熔融挤出成型也不行通过高温烧结实行加工▼◆●。

　　终末，探求者还找寻了玻璃碳微加工产物正在少少规模的潜正在行使（比如，接骨螺钉、微电极、微模具等 (图3)）并斗劲了常睹纠合物树脂和本办事树脂的碳产率，热机能以及裁减率。

　　结论：本探求通过利用可光纠合PN树脂和PμSL本领创制出来庞大的玻璃碳微组织。所研发的PN树脂具有出优异的热机能，机器机能和高碳产率；热解后所获得的玻璃碳产物有低裁减率和优异的组织完备性。通过这种严谨加工步骤得胜创制出来的玻璃碳接骨螺钉、电极和微流体模具等成效性的产物，浮现了该树脂以及这种创制步骤正在医疗、总而言之，本办事不只报道了新型碳先驱体PN树脂的制备与外征，更得胜告终了固体碳原料的严谨微加工●●◆，进一步评释增材创制本领（比如PμSL本领）正在原料庞大组织加工方面的上风和潜力。

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