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《新材料让3D打印更灵活》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 冯瑞华
  • 发布时间：2020-10-14

  • 一枚“钻石戒指”可以在45-60秒内制作完成，只需将光束照射在一桶特殊的树脂上。图片来源：Adv. Mater.

    研究人员把新型原材料和3D打印方法相结合，迅速制造出这个芭蕾舞者形象。 图片来源：Adv. Mater.

    通过一桶液体树脂3D打印的芭蕾舞女演员正在一个平滑的整体中旋转。由于液体树脂的多功能性，加入她的新舞者的动作既可以坚硬、坚韧，又可以柔韧、有弹性。新材料使原来只能制作易碎物品的印刷技术，变成了柔韧或坚固的物品。

    大多数3D打印技术是通过每次增加一层薄薄的原材料逐渐制造一个物体，其成品具有特有的粗糙度。一种替代性的打印方法可将编码所需三维形状的多束光投射到旋转小瓶内的树脂中，在几分钟内固化所需的形状。但到目前为止，这项技术只适用于硬化成像玻璃一样脆的物体的树脂。

    美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的Maxim Shusteff和同事确定了三种合适的分子结构模块，并将它们组合成树脂。通过改变树脂中这些分子的比例，该团队可以创造出具有广泛材料属性的物体。

    在这项近日发表于《先进材料》的研究中心，作者表示，一些打印出来的物体在断裂前可以拉伸四倍以上。还有一些比大多数用于飞机和汽车的高性能工程塑料更坚固。

  • 原文来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/10/446755.shtm
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  • 《美国西北大学多材料3D打印仿生螺旋结构》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-01-28
    • 螺旋结构普遍存在于动植物结构中，而这些生物结构往往具有较高的损伤抗性，具有优异的抗断裂性能。然而传统工艺难以制造出复杂的仿生结构，许多优异的生物结构高性能机理无法进一步研究。美国西北大学的Zaheri等利用Stratasys开发的多材料3D打印机Connex350对螺旋结构进行了仿生打印，借此研究螺旋结构对结构损伤容限性能。 Zaheri等将研究成果发表在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》上，在文中系统分析了甲虫在不同生命阶段的鞘翅中纤维的排布特点，发现甲虫根据根据不同生命阶段的生物需求，鞘翅中纤维的排布是不同的，如图1所示，在幼虫阶段，纤维是完全螺旋排布；而在成熟阶段，纤维呈现不完全的螺旋排布。这是因为在幼虫阶段，甲虫最大的需求是保护自身安全，因此通过纤维完全排布达到高刚度的生物目的；而在甲虫成熟阶段，甲虫需要哺食猎物，因此鞘翅要平衡飞行性能，所以采用不完全的螺旋排布设计。 图1 甲虫在不同生长阶段的结构形态：幼虫（TypeⅠ）和成熟期（TypeⅡ） 论文中对不同螺旋角度对结构综合性能的影响进行了系统分析，实验及分析表明较低的单层螺旋角可产生改善的各向同性和增强的韧性，螺旋结构具有较高的灵活性。 生物中有很多优异的结构可以为人类提供崭新的思路，为工程中的问题提供解决方案，为新材料和新结构的设计提供崭新的设计思路。类似螺旋结构，3D打印为其研究提供了有效技术支撑，为仿生材料的应用提供了实现途径，未来，随着3D打印的发展仿生研究将进入全新的领域。
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