数字光处理3D打印磁对齐的液晶弹性体自由形式的3D打印
Jeremy A Herman1,2, Rodrigo Telles3, Caitlyn C Cook4
1Advanced Materials Laboratory, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 87106, USA.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 29, 2024
概括
研究人员使用数字光工艺 (DLP) 3D打印和磁场开发了对齐的液晶弹性体 (LCE). 这种方法使复杂的,对刺激有反应的软材料用于机器人和能量吸收中的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 软物质物理学 软物质物理学
背景情况:
- 液晶弹性体 (LCEs) 是一种异型软材料,在对刺激的反应中表现出显著的维度变化.
- LCEs的热力学反应强烈依赖于其分子结构的对齐.
- 增材制造 (AM),特别是直接墨水写印,已用于LCE制造,但在实现与其他AM技术如数字光处理 (DLP) 的控制对齐方面仍然存在挑战.
研究的目的:
- 开发一种使用DLP3D打印制备对齐主链LCE的方法.
- 为了研究磁场强度,对齐时间和层厚度对DLP打印的LCE分子定向程度的影响.
- 为了证明复杂的LCE自由形式的制造具有受控的,空间变化的分子方向.
主要方法:
- 使用数字光工艺 (DLP) 3D打印与100mT磁场结合,在制造过程中调整液晶弹性体 (LCE).
- 系统地改变磁场强度,对齐时间和构建层厚度,以量化它们对LCE方向的影响.
- 开发了复杂的LCE结构,其分子方向的透度厚度变化.
主要成果:
- 在磁场下通过DLP3D打印实现了对齐的主链LCE.
- 量化了磁场参数和打印条件对分子方向度的影响.
- 成功制造出复杂的LCE自由形式,呈现出空间定向的等级变化.
- 证明这些复杂的LCE结构在加热时表现出机械不稳定性.
结论:
- 与磁场对齐相结合的DLP3D打印,为创建定向的LCE提供了一种可行的方法.
- 了解打印参数和分子对齐之间的基本关系,可以精确控制LCE属性.
- 这种技术为设计具有针对先进应用的定制形状因子的刺激响应软材料开辟了新的途径.
- 潜在的应用包括软机器人,可调节的执行器和能量吸收装置.
