横滨国立大学 颗粒间可光交联的悬浮液通过快速加热使透明二氧化硅玻璃成分的三维结构化成为可能
学分:横滨国立大学饭岛本由之 通过立体平版印刷术(一种三维印刷技术)制造复杂的陶瓷或玻璃结构，长期以来一直受到工艺后端时间长度的限制，这一过程可能长达两天
一项新技术现在将这一时间缩短到不到五个小时
立体平版印刷术用悬浮在液体中的粉末印刷计算机辅助设计文件中的物体
通过将激光照射到液体和粉末的悬浮液中，物体一层一层地从这种液体中建造出来，这种悬浮液被称为胶体
(例如，牛奶也是一种胶体，但它是由悬浮在水中的乳脂制成的) 激光使一些对光敏感的粒子结合在一起，或“交联”，形成由嵌入聚合物(长链分子)中的粒子组成的层——这是一种称为“固化”的硬化过程
激光实际上是在液体悬浮液中“书写”各层，这些层一层接一层地打印出来，形成一个由粘合剂和粉末组成的三维物体
陶瓷或玻璃立体平版印刷术具有制造具有更精确和更复杂几何形状的零件的潜力，这在以前是不可能的，包括中空物体或具有复杂内部结构的物体，这些物体可以在保持强度的同时减轻重量
如此复杂的陶瓷和玻璃设计提供了大量新的生物医学、结构和能源系统应用
被固化的物体，一旦被印刷就被称为“绿色”，在高温下要经过两个附加的阶段:脱脂，或去除其粘合剂；和烧结，其中粉末颗粒牢固地熔合在一起
脱脂后，物体被称为“棕色”，烧结后可得到成品
然而，为了避免在此过程中由于产生气泡而导致结构坍塌，气泡可能会打碎坚固但易碎的陶瓷或玻璃，脱脂和烧结进行得非常慢，通常需要48小时
“到目前为止，这种耗时且昂贵的限制限制了三维印刷玻璃和陶瓷零件的高度专业化应用，”横滨国立大学工程研究员饭岛本由说，他的团队开发了一种新的胶体配方，大大减少了脱脂和烧结所需的时间
“相反，你想要的是接近传统玻璃或陶瓷生产的速度，但要结合三维打印和类似的添加剂制造工艺带来的复杂性
" 研究小组在5月20日的《通讯材料》杂志上发表了他们的发现
为了证明他们的配方概念，研究人员想制造透明玻璃
这种特殊的胶体配方采用了用聚乙烯亚胺(一种聚合物)和油酸(一种存在于许多动植物脂肪或油中的脂肪酸)改性的二氧化硅颗粒(二氧化硅)
然后将这些颗粒与光引发剂混合在醇基溶剂中，光引发剂是对光敏感并引发固化的配方成分
至关重要的是，与传统的玻璃和陶瓷立体平版印刷术相比，该配方还允许比正常量更少的单体，即进行交联的粒子，并鼓励其他粒子进行更多的交联
通常，大量单体需要缓慢的脱脂和烧结过程，因为单体的快速燃烧会产生威胁物体结构的气体
通过在胶体中只使用少量的单体，研究人员设法将脱脂和烧结时间减少到不到5小时
在展示了透明玻璃的这种加工速度后，研究人员现在希望将液体悬浮配方的加工时间缩短到任何种类的陶瓷或玻璃
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
