供稿人：王永輝 導(dǎo)師：連 芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2021-10-17
增材制造允許使用各種材料生產(chǎn)定制部件，如金屬、陶瓷、熱塑性聚合物和光聚合物樹脂。到2029年底，增材制造材料的全球市場預(yù)計將增長超過200億美元，其中22%的份額將由熱固性光聚合物。目前，光聚合物樹脂占據(jù)了近一半的市場份額，這是由于它們的機械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及它們與光固化3D打印的良好兼容性。然而，商用樹脂由化石基光聚合物組成，價格昂貴且有限。因此，可再生替代品的可用性可以滿足對增材制造材料不斷增長的需求，同時減少它們對環(huán)境的影響。
中國科學(xué)院上海高等研究院的研究團隊受到人類手指紋理的啟發(fā)，通過模擬人體皮膚的結(jié)構(gòu)和傳感機制，將聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球與石墨烯相結(jié)合，設(shè)計出了一種3D打印柔性觸覺傳感器，旨在通過對觸覺信號的處理來檢測各種級別的表面粗糙度。
可再生材料既可持續(xù)又具有競爭力，這對適應(yīng)3D打印材料消費的快速增長至關(guān)重要。尼赫魯斯坦福應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的Vincent S.D. Voet教授團隊開發(fā)了基于改性大豆油的生物基光聚合物樹脂，用于商業(yè)立體光刻印刷。首先，以環(huán)氧大豆油為原料成功合成了具有多種功能的大豆油甲基丙烯酸酯，作為商業(yè)上可用的大豆油丙烯酸酯的替代品。通過將高達80%的生物基(甲基苯丙胺)丙烯酸酯低聚物與生物基稀釋劑和光引發(fā)劑混合，創(chuàng)建了一個光樹脂庫。該樹脂組合物經(jīng)過優(yōu)化，以達到最大的生物基含量和低粘度，樹脂的可再生碳含量為77 ~ 80%，粘度為0.5 ~ 1.5 Pa·s。所制造的零件顯示出完整的層融合和準確的印刷質(zhì)量。剛度和韌性可以通過改變化學(xué)成分或每個低聚物的官能團的數(shù)量來調(diào)整。這些生物基材料可用于減少增材制造對環(huán)境的影響，同時與商業(yè)制造商現(xiàn)有的化石基樹脂競爭。