科学家创建碳化兔子雕塑展示新的3D打印材料
时间：2013-05-31 10:43 来源：未知 作者：中国3d打印网 阅读：次
一队日本科学家使用一个新的三维打印材料打印出一个细菌的大小的的兔子，这是高导电的三维结构的一个新的树脂。新的光固化树脂材料的潜在应用包括3D碳电极的燃料电池或电池组和生物传感器的接口。
这只兔子雕塑是一个团队所创建的一。研究人员在几乎任何形状复杂，努力创造导电材料。
该研究小组，其中包括从横滨国立大学，东京工业大学，公司C-MET，物理学家和化学家，在光学学会（OSA）的开放获取期刊光学材料快报发表的一篇论文中提出其业绩。
“最有前途的应用之一是与大脑连接的的3D微电极可以说，”榆亚大长，在横滨国立大学研究生。大脑中的这些接口，指向像梳子齿在同一方向的针形电极的行，可以发送或接收来自神经元的电信号，可用于深部脑刺激和其他治疗疾病如癫痫，抑郁症的治疗干预，并帕金森氏病。
虽然目前的微电极是简单的2-D的针阵列，“大长说，我们的方法可以提供复杂的3-D”，在其中的电极阵列的针一个单一的设备具有不同的长度和尖端的形状，使研究人员更灵活地设计电极专门用途。
目前，市售的树脂最好的与现代3D印刷技术不回应碳化，电极制备过程中的必要组成部分。在这一阶段，结构烘烤的温度足够高，以把它的表面的碳。“碳化”或炭化的过程中，增加了导电性的树脂，并增加其表面积，这两者使一个很好的电极。不幸的是，这个过程也破坏树脂的形状，一个球体变得面目全非烧焦的blob。研究人员需要新的材料，可以使用三维打印技术制作的，但也生存的炭化过程。
日本队，大长和他的顾问商事丸尾的带领下，研制出了光敏感的树脂，其中包括一种叫做间苯二酚二缩水甘油醚（RDGE）的，通常用来稀释其他树脂，但从未使用过3D印刷。新的混合物有比其他化合物具有独特的优势 - 它是一种液体，并因此可能适于操作使用的优选的三维光固化的方法。
大长，丸尾和同事测试了三种不同浓度的RDGE在他们的新化合物。虽然有收缩，材料保持它们的形状，在炭化过程控制收缩的微观结构（可以在需要的情况下，结构的小型化是一件好事）。与最低浓度的RDGE的树脂收缩了30％，而中浓度最高的收缩20％。
这显示两个微观结构与新材料，含有最高浓度的RDGE。左：预炭化。这些金字塔和兔子模型没有回应的3-D塑造的首选方法，所以他们使用一个替代的过程。右：后炭化。请注意，金字塔和兔子的收缩显着低于与较低浓度的RDGE的材料由。信用：光学材料快递。
研究人员测试他们的新树脂使用紫外线和激光束被操纵的能力。在一种技术，称为microtransfer成型，光敏感的液体模塑成所需的形状，然后通过暴露于紫外（UV）光硬化。优选的，因为它的多功能性，另一种技术，利用液态树脂的固化时，接触到的激光束的属性。在这个过程中，研究人员用激光“画”形状拖到液体树脂并构建它逐层向上。一旦对象的形状，它们被碳化，并用扫描电子显微镜（SEM）观察。
这显示了两个微结构的新材料制成的，含有最低浓度的RDGE。左：碳化前。此的圆形表和兔子模型，形成利用双光子聚合。右：同样的模型后，他们已经炭化，或烧焦。注意它们的显着缩小，但保持其形状。 信用：光学材料快递。
“当我们到了碳兔子结构，我们也很惊讶，”丸尾说。这是令人兴奋，他继续说，“甚至用一个非常简单的实验结构，我们可以得到这个复杂的3-D碳的微观结构。” 兔子的形状将更加困难，价格昂贵，时间的耗费创建使用任何现有流程兼容炭化，他补充说。 为球队的下一个步骤，包括制造可使用的碳的微观结构，以及在温度高于炭化树脂在本研究中测试的800度。移动到较高的温度下，可能会破坏微观结构，丸尾说，但有机会的话，他们将关闭到石墨表面，更高质量的导体比他们到目前为止所创建的表面炭化。
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