Uuringu esimene etapp keskendus monomeeri valimisele, mis toimiks polümeervaigu ehitusplokina. Monomeer pidi olema UV-kiirgusega kõvenev, suhteliselt lühikese kõvenemisajaga ja sellel peavad olema soovitud mehaanilised omadused, mis sobivad suurema pingega rakendusteks. Pärast kolme potentsiaalse kandidaadi testimist otsustas meeskond lõpuks 2-hüdroksüetüülmetakrülaadiga (nimetame seda lihtsalt HEMA-ks).
Kui monomeer oli lukustatud, otsustasid teadlased leida optimaalse fotoinitsiaatori kontsentratsiooni koos sobiva puhumisainega, millega HEMA siduda. Testiti kahte fotoinitsiaatoriliigi valmisolekut kõveneda standardsete 405 nm UV-valguse käes, mida tavaliselt leidub enamikus SLA-süsteemides. Fotoinitsiaatorid kombineeriti vahekorras 1:1 ja segati optimaalseima tulemuse saavutamiseks 5 massiprotsenti. Puhumisainet – mida kasutataks HEMA rakustruktuuri laienemise hõlbustamiseks, mille tulemuseks on vahutamine – oli veidi keerulisem leida. Paljud testitud ained olid lahustumatud või raskesti stabiliseeritavad, kuid meeskond otsustas lõpuks kasutada mittetraditsioonilist puhumisainet, mida tavaliselt kasutatakse polüstüreenitaoliste polümeeridega.
Kompleksset koostisosade segu kasutati lõpliku fotopolümeervaigu koostamiseks ja meeskond sai töötada mõne mitte nii keerulise CAD-kujunduse 3D-printimisega. Mudelid prinditi 3D-na 1x skaalal Anycubic Photonil ja kuumutati 200 °C juures kuni kümme minutit. Kuumus lagundas puhumisaine, aktiveerides vaigu vahutava toime ja laiendades mudelite suurust. Paisutamiseelsete ja -järgsete mõõtmete võrdlemisel arvutasid teadlased mahulaiendusi kuni 4000% (40x), lükates 3D-prinditud mudelid kaugemale Photoni ehitusplaadi mõõtmete piirangutest. Teadlased usuvad, et seda tehnoloogiat saab paisutatud materjali ülimadala tiheduse tõttu kasutada kergete rakenduste jaoks, nagu aerotiivad või ujuvuse abivahendid.
Postitusaeg: 30. september 2024
