東(dong) 南網11月26日訊(福建日報記者 李珂) 記者從(cong) 廈門大學獲悉,日前,該校薩本棟微米納米科學技術研究院吳德誌教授團隊在3D打印技術領域取得突破性進展——首創“激光原位誘導直寫(xie) 打印”技術,將熱固性材料三維柔性器件的固化時間從(cong) 傳(chuan) 統的48小時壓縮至0.25秒,一舉(ju) 攻克該領域成型慢、步驟繁、性能難調控的核心痛點。
相關(guan) 研究成果日前登頂國際頂級期刊《Nature Electronics》(《自然-電子學》),將為(wei) 柔性電子、軟體(ti) 機器人、器官芯片與(yu) 生物支架等亟需三維複雜結構增材製造與(yu) 多功能集成的領域開創全新範式。
據介紹,熱固性材料(如聚二甲基矽氧烷)憑借優(you) 異的柔韌性、化學穩定性與(yu) 生物相容性,成為(wei) 柔性電子、生物醫學等領域的關(guan) 鍵材料。但長期以來,傳(chuan) 統模板法與(yu) 現有3D打印技術在製備這類器件時,始終麵臨(lin) 固化周期長、需額外支撐結構、後處理煩瑣且性能無法在線調控的難題。即便是現有的外場輔助打印技術,在固化效率與(yu) 材料兼容性上也存在局限。
針對這些行業(ye) 瓶頸,團隊創新提出激光與(yu) 3D打印射流耦合的技術路徑:通過激光原位照射微尺度射流產(chan) 生局部光熱效應,可迅速將材料溫度提升至150~300℃,誘導熱固性墨水瞬間交聯固化,速度較傳(chuan) 統方法大大加快。更關(guan) 鍵的是,該技術無需支撐材料即可打印大傾(qing) 角、水平懸垂、空間曲線等複雜三維結構,結構分辨率達50微米,三維立體(ti) 結構的長徑比(即結構長度與(yu) 最小截麵直徑的比值)可達50,能穩定支撐大跨度、細長型複雜形態的打印需求。此外,該技術還能通過實時調控工藝參數,實現10至20倍機械性能、電學性能的無級編程。
目前,團隊已借助該技術製備出剛度梯度可拉伸電子器件、高靈敏度柔性壓力傳(chuan) 感器、高性能三維磁驅動軟體(ti) 機器人等產(chan) 品,可廣泛應用於(yu) 智能穿戴、人體(ti) 運動監測、精密驅動等場景。據了解,該技術對熱固性材料具有廣泛兼容性、可拓展性與(yu) 多材料集成特性,在多種矽橡膠材料與(yu) 環氧樹脂、聚四氟乙烯、聚氨酯和聚酰亞(ya) 胺等材料上得以驗證,這更讓該技術具備極強的產(chan) 業(ye) 化潛力,有望推動柔性電子、智能軟體(ti) 機器人等領域的3D打印產(chan) 業(ye) 化進程。
該研究工作得到國家自然科學基金和廈門市科技計劃的資助支持。
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