用可聚合乳液3D打印可拉伸和可压缩的多孔结构,用于软机器人
Ouriel Bliah1, Seonggun Joe2, Roei Reinberg1
1Casali Center for Applied Chemistry, Institute of Chemistry, and Center for Nanotechnology and Nanoscience Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel. magdassi@mail.huji.ac.il.
Materials horizons
|August 25, 2023
概括
研究人员开发了UV可固化的3D打印油墨,使用软机器人的油中的水乳液. 这些油墨创造了高度伸展的,有可调节的机械性能的多孔结构,在断裂时实现了创纪录的450%的延伸.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人工程 机器人工程 机器人工程
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 软机器人需要先进的材料来制造灵活且符合要求的结构.
- 现有的3D打印材料往往缺乏复杂软机器人应用所需的伸展性和多孔性.
- 开发新的组合对于提高软机器人的性能和能力至关重要.
研究的目的:
- 为制造可伸缩和灵活的多孔结构提供UV可固化的3D打印组合.
- 探索使用油中的水乳液在3D打印材料中创建可调节的多孔性.
- 为软机器人应用优化这些材料,专注于机械性能和可打印性.
主要方法:
- 使用基于立体石版的3D打印,使用油中的水 (W/O) 乳液.
- 采用可拉伸聚氨二烯酸盐 (PUA) 作为连续相和水滴作为孔形成剂.
- 通过乳液的微孔性和通过细胞设计的宏孔性来控制孔性.
- 开发了一种优化方法,用于油墨配方和3D打印机兼容性.
主要成果:
- 实现了卓越的机械性能,包括3D打印多孔结构中报告的最高破裂延伸率 (450%).
- 通过调整乳液成分来证明可调节的机械行为 (合规性和强度).
- 成功制造了一种柔软的机器人抓手,表现出独特的执行性能.
- 开发的材料性能优于软机器人技术中常用的材料.
结论:
- 耐紫外线固的W/O乳液基油墨对于创建用于软机器人的先进多孔材料是有效的.
- 这种方法可以制造具有量身定制的机械性能的高度伸缩和灵活的结构.
- 开发的材料和方法为下一代软机器人设备提供了一个有希望的途径.
