Fabricación aditiva de redes de polímeros altamente entrelazadas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros
• Fabricación aditiva

Sus antecedentes:

• Los enredos densos de la cadena de polímero mejoran la rigidez y la tenacidad del material.
• El logro de una alta densidad de entrelazamiento en la fabricación de aditivos de fotopolimerización de cubos (por ejemplo, procesamiento de luz digital) es un desafío.
• Los métodos actuales a menudo requieren estímulos posteriores a la impresión, como el calor o la exposición adicional a la luz.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia fácil para crear redes de polímeros altamente entrelazadas durante la fabricación aditiva.
• Permitir la producción de hidrogeles y elastómeros avanzados con propiedades mecánicas mejoradas.
• Demostrar un enfoque generalizable para la impresión 3D de alta resolución y múltiples materiales.

Principales métodos:

• Un nuevo enfoque que combina etapas de polimerización claras y oscuras dentro del proceso de impresión.
• Fabricación de aditivos por fotopolimización Vat (por ejemplo, procesamiento digital de la luz) a temperatura ambiente.
• Caracterización de la conversión de monómeros, densidad de entrelazamiento y propiedades mecánicas (energías de extensión).

Principales resultados:

• Se logra una alta conversión de monómeros a temperatura ambiente sin estímulos posteriores a la impresión.
• Produjo hidrogeles y elastómeros altamente entrelazados con energías de extensión de 4 a 7 veces más altas en comparación con el procesamiento de luz digital tradicional.
• Estructuras multi-materiales de alta resolución impresas con éxito con características como la adhesión programada a los tejidos húmedos.

Conclusiones:

• La estrategia de polimerización clara y oscura desarrollada crea efectivamente redes de polímeros densamente entrelazadas durante la fabricación aditiva.
• Este método mejora significativamente el rendimiento mecánico (rigidez, dureza, absorción de energía) de los materiales impresos en 3D.
• El enfoque es generalizable para producir materiales funcionales avanzados y estructuras complejas para diversas aplicaciones, incluidos los dispositivos biomédicos.