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可紫外固化3D打印高拉伸性弹性体

来源: X-MOL 2017-06-27 11:16:30

弹性体作为一种通用材料，以其优异的材料性质（弹性、回复性以及电绝缘和热绝缘特性等）广泛应用于各个领域中，尤其是随着软体机器人、柔性电子产品及智能生物医学设备等对材料柔性和可变形性有严苛需求领域的发展，弹性体材料更是扮演着越来越重要的角色。

迄今为止，最广泛使用的弹性体是硅橡胶基弹性体，然而需要热固化的特性使其限制在使用切割、成型和铸造等传统的方法来制备，大大限制了其设计自由度和几何复杂性。近年来，基于紫外光（UV）固化的3D打印技术逐渐成熟，该技术可以通过图案化紫外光将液体聚合物树脂固化为复杂的3D结构。考虑到设计的丰富性和制造的灵活性，研究人员尝试使用3D打印技术来制造3D弹性体，然而大多数市售可紫外光固化的液体聚合物树脂打印出的3D弹性体拉伸性能不尽如人意，往往在拉伸量小于200％（原始长度的两倍）的长度时断裂，大大限制了它们的实用性。

新加坡科技设计大学和耶路撒冷希伯来大学合作，共同研究开发了一系列高拉伸性可紫外固化的弹性体（Stretchable UV Curable Elastomer- SUV Elastomer）。这种新型弹性体的拉伸性可高达1100%，是现有各种市售可紫外光固化弹性体拉伸性的五倍以上，并适用于基于紫外固化的3D打印技术。SUV弹性体可直接使用高分辨率3D打印机打印出可展现极大变形的复杂3D晶格或中空结构，例如各向同性桁架、负泊松比结构、气球、气动驱动器等。与此同时，SUV弹性体还保持着良好的机械重复性，有潜力成为制造柔性电子器件的良好材料。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章由新加坡科技设计大学（Singapore University of Technology and Design-SUTD）数字制造和设计中心（Digital Manufacturing and Design Center-DManD）葛锜教授课题组和耶路撒冷希伯来大学（The Hebrew University of Jerusalem-HUJI） Shlomo Magdassi 教授课题组合作完成。

材料学

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