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3D打印材料

科学研究工作人员在聚合物顆粒中添加银纳米颗粒,三维打印出黄色构件


发布日期:2021-01-06 来源: 凌云3D


2020年9月10日,青云三维从外国媒体获知,来源于杜伊斯堡-埃森高校的科学研究工作人员开发设计出一种新式粉末原材料,可以应用桌面上激光器粉末床结合(LPBF)设备三维打印五颜六色构件。

根据在传统式的热固性粉末中引进小量的质子银纳米颗粒,科学研究精英团队可以将打印目标变为黄色。由于现阶段的桌面上LPBF系统软件只有生产制造白或黑色的构件,该精英团队的新型材料能够 为一些目前的打印机产生一抹颜色。

△科学研究工作人员产品研发的三维打印原材料及打印全过程

科学研究工作人员在毕业论文中强调:"现阶段,桌面上激光器三维打印机只有打印黑色物件,在此项科学研究中,大家明确提出了一种根据激光器三维打印生产制造“五颜六色”构件的新方式 。"

对新式LPBF 三维打印聚合物的要求

伴随着桌面系统的日渐普及化和三维打印发烧友选用总数的提升,对新的、更合理的聚合物基原材料的要求从没这般之高。现阶段,约90%的能用热固性粉末全是丙烯酸树脂基原材料,这突显了该行业潜在性的自主创新室内空间。

尽管近些年有几种取代原材料进到销售市场,但他们通常欠缺目前聚合物的流通性、电子光学速即和熔化特点。比如热固性聚氨酯材料(TPU)是一种具备高耐心的通用性原材料,但其不好的热特性使其没法被桌面系统客户普遍选用。

现阶段,在加工工艺主要参数层面,TPU的局限只有用CO2激光发生器来摆脱,而这类激光发生器比目前的激光器系统软件更为繁杂和价格昂贵。在潜在性的取代原材料层面,以前的科学研究也发觉了碳基光热发电敏化剂,如炭黑、石墨烯材料或纳米管,是TPU的取代原材料。

碳在近红外光谱中的强速即使其与一些更划算的二极管激光器煅烧方式 兼容,虽然成本是颜色为黑色。因而,与这些应用粘接剂喷涌或原材料挤压系统软件的客户不一样,桌面上LPBF客户只有在后处理工艺中为零件加上颜色,这的确是一个缺陷。

△科学研究精英团队的粉末高SPR最高值代表着它维持了黄色,即便在干躁和筛选以后,照片来源于《Advanced Optical Materials》杂志期刊

杜伊斯堡精英团队的新式银浸粉

为了更好地摆脱桌面上LPBF的颜色限定,该精英团队假定能够 将纳米光热发电敏化剂加上到TPU打印粉末中。尽管以前的研究表明,金在这里一功效内是合理的,但银的价格划算40倍,并且不容易结团。

因而,该精英团队选用了银胶体溶液纳米颗粒(NPs),并在激光器生成和胶体溶液生产加工(LSPC)全过程中与聚合物微顆粒混和。所形成的聚合物粉末具备高宽比分散性,仅有轻度的集聚性。除此之外,因为银NPs根据LSPC形成的表层等离子技术共震(SPR)397纳米技术的最高值,所造成的胶体溶液是黄色的,而不是黑色或白。

因为基本上沒有质子顆粒被消化吸收到聚合物的表层,该精英团队观查到其颜色在干躁和筛选后沒有显著转变。为了更好地充足科学研究其新式粉末对LPBF打印的适用范围,科学研究精英团队接着应用445纳米技术的二极管激光发生器开展了一系列评定。

检测数据显示,该粉末的体积密度比商业TPU低20%,这说明其流通性很有可能因而略差。虽然粉末的流通性较弱,但该精英团队仍再次开展三维打印一系列样版目标。尽管该全过程被证实是靠谱的,造成了一些黄色的构件,但它的确必须比打印传统式的黑色TPU多五倍的动能来完成。

总而言之,混和检测结果显示,在合理加温粉末状聚合物,及其为其加上颜色中间仍需获得均衡。依据科学研究工作人员的叫法,进一步的科学研究还能够见到她们的生产工艺被开发设计出去,以生产制造除黄色之外的别的颜色的零件。

△科学研究工作人员运用她们的新式质子银引入原材料,可以三维打印出一系列黄色构造(如图所示),照片来源于《 Advanced Optical Materials》

该精英团队在她们的毕业论文中汇总道:"质子Ag-TPU粉末的附加上色依然是很有可能的,但假如应用炭黑就不太可能了,银金纳米颗粒-聚合物高分子材料在微生物、催化反应和电子器件行业的运用也主要表现出很高的发展潜力。"


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