研究人员使用微流体液滴系统调整3D打印柔性材料

时间：2020-07-12 08:55 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网7月12日讯，顾名思义，微流体是围绕行为，操纵和控制而被限制在很小范围内的流体。显然，当处理亚毫米级的流体时，精确处理至关重要。加利福尼亚大学戴维斯分校（UC Davis）的工程师团队已在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇研究论文。该论文使用了基于液滴的新型微流体系统3D打印柔性材料。“在这里，我们提出了一种使用液滴夹杂物在印刷点调制挤出油墨的方法，”抽象说。 “我们的方法代表了适应微流体技术和开发下一代增材制造技术原理的持续趋势。”
基于挤出的打印既经济又高效，但是很难用多种材料制成具有最佳柔软度的组件。加州大学戴维斯分校化学工程助理教授万建迪意识到，典型的3D打印机喷嘴与学生在他的实验室中研究的玻璃毛细管微流体设备没有什么不同，玻璃毛细管微流体设备具有相互放置的多个喷嘴。“大多数基于挤压的3D打印机使用非常简单的喷嘴，并且由于我们已经开发了这些玻璃微流体技术，我们认为，'为什么不将其应用于3D打印？”

使用水包式PDMS 3D打印空心管

Wan与Rochester大学的Hing Jii Mea和罗切斯特大学的Luis Delgadillo共同创建了一种装置，该装置可以将由聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）组成的水性溶液的液滴封装在常见的有机硅中，基有机聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）。该设备使用多相滴注系统产生小的PEGDA液滴。在这种情况下，PDMS在滴头周围流动，而PEGDA液滴被均匀地引入到有机硅基聚合物中。这样，两种材料将一起流到3D打印的任何结构上。
该系统实际上使调整3D打印结构的灵活性成为可能，这在诸如可穿戴技术，组织工程，软机器人和生物打印等应用中可能非常有益。微小的PEGDA液滴被PDMS材料包围，一旦PEGDA扩散出去，PDMS就会化学软化-从而产生更灵活的结构。

3D打印PDMS中的铁磁流体
Wan解释说：“您还可以将其他化学物质封装在液滴中，以使整个基质更加柔软或更硬。”在他们的研究中，研究人员发现PEGDA液滴显着改变了“局部PDMS化学”，报告了3D打印的构造物的弹性模量降低了85％。他们还确定可以通过改变液滴的流速和大小来调整结构的柔韧性，并且他们新的基于液滴的系统还可以制造出多孔的柔性组件。他们实际上可以就地改变“液滴的空间分布”，以操纵机械特性，包括“含水和液态金属液滴”。他们在论文中写道：“此外，我们通过分散铁磁流体液滴在PDMS中赋予了磁性功能，并合理设计和打印了基本的磁响应软机器人执行器，以此作为基于液滴的策略的功能演示。”

带齿的磁驱动软抓手臂，固定在硅橡胶管上。
由于该系统使操作材料的灵活性变得非常容易，因此在3D打印微流体设备方面，研究人员可以享受更多选择。Wan表示：“我认为这将打开一个新的研究领域，因为将成熟的微流体技术应用于3D打印代表了新的发展方向。”

用新技术印刷该立方体，该新技术允许将不同材料的液滴嵌入结构中。这些液滴可用于使3D打印结构具有柔韧性或赋予其其他属性。（图片由加州大学戴维斯分校万建迪提供）
加州大学戴维斯分校的研究小组认为，这是使用这种“基于液滴的多相乳液”的首创，并且正在积极研究他们可以在新系统中使用哪些其他材料组合来操纵3D打印产品的化学和机械性能。

(责任编辑：admin)

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