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《Journal of Manufacturing Processes》:制备多孔结构的新途径:数字光处理3D打印与浸出法相结合

《Journal of Manufacturing Processes》:制备多孔结构的新途径:数字光处理3D打印与浸出法相结合

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-07 11:20
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【概要描述】本实验通过将DLP 3D打印技术与浸出工艺相结合,开发了一种制备多孔结构的新方法,并成功制备了具有不同孔径分布的多孔结构。采用浸出工艺,利用NaCl盐来控制孔隙结构的孔径,其中使用了25~75μm和95~135μm两种不同尺寸的盐来打印多孔结构。

《Journal of Manufacturing Processes》:制备多孔结构的新途径:数字光处理3D打印与浸出法相结合

【概要描述】本实验通过将DLP 3D打印技术与浸出工艺相结合,开发了一种制备多孔结构的新方法,并成功制备了具有不同孔径分布的多孔结构。采用浸出工艺,利用NaCl盐来控制孔隙结构的孔径,其中使用了25~75μm和95~135μm两种不同尺寸的盐来打印多孔结构。

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2021年4月29日,忠南大学、生命科学技术研究院和韩国科技技术大学等高校的研究人员在《Journal of Manufacturing Processes》上发表题为Porous structures prepared by a novel route: Combination of digital light processing 3D printing and leaching method的研究论文,报道了采用DLP 3D打印和盐浸相结合的方法成功制备多孔结构。实验假设多孔结构的特征是通过结构厚度的增加来表达的。还检查了打印过程后结构的厚度,这取决于盐的大小以及盐和树脂的含量。

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1526612521002966

 

 

  研究简介  

本研究提出了一种结合数字光处理(DLP)3D打印和浸出工艺的方法,用于制备多孔结构。采用这种复合方法成功制备了具有不同孔径分布的多孔结构。具体而言,利用自下而上的DLP 3D打印方法直接在支架上制造多孔结构。通过使用NaCl盐进行浸出,调整盐的粒度分布来控制孔隙结构中孔径的大小。实验使用了两种不同尺寸的NaCl盐,分别是25~75μm和95~135μm,通过体积为60%的NaCl固体负载下成功打印出了多孔结构。实际上,孔隙结构的形态和微观结构特征取决于NaCl盐的大小分布和盐的相对数量。实验证明了NaCl盐在打印过程中的作用,并成功应用该方法来制备具有生物相容性的多孔结构。

 

图1 添加和不添加NaCl时打印结构的SEM横截面图像。(a)不含NaCl盐;(b) 60 vol.% SSS;(c) 60 vol.% LSS;(d)打印结构的测量尺寸。白色箭头表示打印方向。

 

图2 多孔结构中孔隙的形态特征。(a) 60 vol.% SSS印刷多孔结构外表面第2层和第10层孔隙的形状和分布;(b) 60 vol.% LSS;(c)打印结构各层的孔径分布(上:60 vol.% SSS,下:60 vol.% LSS)。(a)和(b)中的黄线和红线分别表示25 ~ 75 μm的小孔隙和大于95 μm的大孔隙的轮廓。(读者可参阅本文的网页版本,以了解此图例中有关颜色的解释。)

 

图3 打印结构中各层的厚度图取决于堆叠顺序。(a)不含NaCl盐;(b) 60 vol.% SSS;(c) 60 vol.% LSS。(a)、(b)和(c)中的虚线表示各层厚度的平均值。

 

图4 (a)使用含NaCl盐的混合树脂印刷工艺示意图。蓝色和红色矩形分别表示目标层和打印层。(b)树脂槽透明膜在打印过程中,含盐树脂大于目标厚度时的变形。(读者可参阅本文的网页版本,以了解此图例中有关颜色的解释。)

 

图5由PEDGA和NaCl盐组成的混合树脂多孔结构的SEM图像。(a)平面图,(b)横截面图。

 

 研究结论 

本实验通过将DLP 3D打印技术与浸出工艺相结合,开发了一种制备多孔结构的新方法,并成功制备了具有不同孔径分布的多孔结构。采用浸出工艺,利用NaCl盐来控制孔隙结构的孔径,其中使用了25~75μm和95~135μm两种不同尺寸的盐来打印多孔结构。孔隙结构的形态和微观结构特征受NaCl盐的大小分布和盐的相对数量的影响。当聚合物树脂与小尺寸NaCl盐(聚合物:盐)的比例为50:50和60:40 vol.%时,打印出的多孔结构具有良好的几何精度。随着NaCl盐的尺寸和用量增加,DLP印刷工艺的层厚增加,从而增加了总厚度。研究证明了NaCl盐在打印过程中的作用,并成功应用于制备具有生物相容性的多孔结构。在将浸出工艺应用于基于3D打印机制备新型结构时,需要考虑与盐相关的各种实验参数,如盐在树脂中的溶解度、盐在树脂中的分布和流动、盐对光的散射、相对打印厚度等,以设计出具有针对性的结构,并将实验方法扩展到新结构的开发中。

——END——

 

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