刊号CN51-1594/TQ,ISSN 1009-4369,邮发代号62-315
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美国弗罗里达大学研发以聚二甲基硅氧烷为基材3D打印精细复杂结构的方法
期数:2023年第03期
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分类:研发动态
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admin

近期,美国弗罗里达大学的Thomas E Angelini团队开发了一种以聚二甲基硅氧烷为基材的3D打印精确、复杂细节结构的方法。

该方法主要采用一种由硅油乳液制成的支撑材料。该材料对有机硅油墨的界面张力可以忽略不计,消除了经常导致印刷有机硅特征变形和断裂的破坏性力量。这种方法被称为超低界面张力的增材制造〖DK〗(AMULIT〖DK〗),其多功能性可使用成熟的有机硅配方来制造直径小至8 μm的复杂结构。通过调整这种支撑材料的弹性和流动特性实现了高性能印刷,这使得研究人员得以制造复杂的形状,例如脑动脉瘤模型和功能性三叶心脏瓣膜。
通过使用几种不同的市售聚二甲基硅氧烷配方来打印各种结构,证明了AMULIT技术不需要专门的油墨。在深入的研究后,研究人员发现使用AMULIT生产的3D打印结构比模制结构更具可扩展性并且机械性能良好。

研究人员利用该技术实现了小直径颅内血管结构和人造硅胶心脏瓣膜结构的打印。3D扫描的水平和垂直切片显示,打印出的颅内血管结构具有高度分支,同时保证了打印的复杂网络是空心的,平均壁厚约为400 μm。对打印结构进行CT扫描创建3D模型,以与原始血管造影进行定量比较。真实的模型和打印模型之间的匹配非常好,68%的印刷表面位置位于其编程位置的500 μm范围内,95%位于1 mm以内。打印的心脏瓣膜结构最终壁厚为250 μm,尽管具有非常薄的柔性壁,但模型阀门的物理强度足以连接到管件,并通过循环抽水模拟经瓣膜血流。

AMULIT 3D打印方法消除了打印油墨与其支撑材料之间界面张力的破坏性影响。AMULIT印刷可用于从市售的聚二甲基硅氧烷配方中制造精确、平滑、坚固和功能性的结构。AMULIT技术的多功能性消除了为3D应用配制专用聚二甲基硅氧烷油墨的需要,并为基于聚二甲基硅氧烷的3D打印的研究人员和工业制造商拓宽了思路,改进了以前的有机硅打印方法。鉴于聚合物系统的多样性和可用性以及AMULIT支撑材料的简单性,预计AMULIT方法还有望在3D打印中用于硅基材料以外被广泛应用。