Uuringu esimeses etapis keskenduti polümeervaigu ehitusplokiks sobiva monomeeri valimisele. Monomeer pidi olema UV-kiirgusega kõvenev, suhteliselt lühikese kõvenemisajaga ja omama soovitud mehaanilisi omadusi, mis sobiksid suurema pingega rakenduste jaoks. Pärast kolme potentsiaalse kandidaadi testimist otsustas meeskond lõpuks 2-hüdroksüetüülmetakrülaadi (nimetame seda lihtsalt HEMA-ks) kasuks.
Kui monomeer oli paigas, asusid teadlased leidma optimaalset fotoinitsiaatori kontsentratsiooni koos sobiva paisutusainega, millega HEMA sobitada. Kahte fotoinitsiaatori liiki testiti nende kõvenemisvõime osas standardsete 405 nm UV-valguste all, mida tavaliselt leidub enamikus SLA-süsteemides. Fotoinitsiaatorid ühendati suhtega 1:1 ja segati optimaalseima tulemuse saavutamiseks 5 massiprotsenti. Paisutusainet – mida kasutatakse HEMA rakulise struktuuri laienemise hõlbustamiseks, mille tulemuseks on „vahustumine“ – oli veidi keerulisem leida. Paljud testitud ained olid lahustumatud või raskesti stabiliseeritavad, kuid meeskond otsustas lõpuks mittetraditsioonilise paisutusaine kasuks, mida tavaliselt kasutatakse polüstüreenilaadsete polümeeridega.
Lõpliku fotopolümeervaigu valmistamiseks kasutati keerulist koostisosade segu ja meeskond asus 3D-printima paar vähem keerulist CAD-disaini. Mudelid prinditi 3D-printimise teel Anycubic Photonil 1x skaalal ja kuumutati temperatuuril 200 °C kuni kümme minutit. Kuumus lagundas paisutusaine, aktiveerides vaigu vahustumisvõime ja suurendades mudelite suurust. Paisumiseelsete ja -järgsete mõõtmete võrdlemisel arvutasid teadlased mahupaisumise kuni 4000% (40x), mis lükkab 3D-prinditud mudelid Photoni alusplaadi mõõtmete piirangutest kaugemale. Teadlased usuvad, et seda tehnoloogiat saaks kasutada kergete rakenduste, näiteks tiibade või ujuvusvahendite jaoks, kuna paisutatud materjal on äärmiselt madal.
Postituse aeg: 30. september 2024
