在三维打印的生物聚合物中通过控制的纳米分子异性质感应驱动宏观规模的转换

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 聚合物化学 聚合物化学
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 在先进制造业中,对可持续和可生物降解的聚合物的需求日益增加.
• 需要方法来创建具有复杂几何形状的多尺度结构.
• 基从基中衍生出来的基,提供了一种可再生和可生物降解的聚合物资源.

研究的目的:

• 开发一种增材制造平台,使用酸盐生产具有复杂几何结构的米尺度结构.
• 控制聚合物链的方向和结晶,以定制材料特性.
• 通过控制的残余应力来证明大规模折叠的诱导.

主要方法:

• 使用基于挤出的机器人制造系统与定向工具路径相结合.
• 在聚合物加工中利用分子自我组装原理.
• 使用高分辨率的微X射线衍射和有限元素模拟来表征材料的异质性.

主要成果:

• 成功地制造出具有复杂几何形状和异质成分的米尺度结构.
• 证明了对度依赖的结晶和聚合物链方向的控制.
• 证实了材料异质性和通过受控的残余应力诱导大规模折叠的能力.

结论:

• 增材制造利用分子自我组装是生产复杂的有效的,米尺度酸盐结构.
• 控制的聚合物链方向和残余应力使先进的结构设计可预测的自我折叠.
• 这种方法为创建具有复杂架构的功能性,可生物降解材料提供了可持续的途径.