可反復(fù)寫入與擦除3D打印技術(shù)

3D打印作為工業(yè)生產(chǎn)方法的一部分，其重要性正在不斷增長，主要得益于添加劑通用制造技術(shù)的逐漸成熟。據(jù)南極熊了解，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的一個研究項目有可能在3D打印領(lǐng)域取得重大進展，從而能夠按需完成工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，擦除以及修改某些結(jié)構(gòu)。該項研究已發(fā)表于德國《應(yīng)用化學(xué)》雜志。

反復(fù)寫入與擦除：3D微觀結(jié)構(gòu)

卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究突破涉及一種油墨的新配方，該種油墨用于直接激光寫入（DLW）的制造過程之中——該油墨在激光作用下產(chǎn)生耦合，以生成滿足預(yù)編程設(shè)計的堅固結(jié)構(gòu)?？査刽敹蚶砉W(xué)院化學(xué)技術(shù)與高分子化學(xué)研究所的Christopher Barner-Kowollik評論說：“開發(fā)可重復(fù)擦除的墨水是直接激光寫入技術(shù)的重大挑戰(zhàn)之一。”

該研究項目開發(fā)出具有可逆耦合性質(zhì)的墨水來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，該種墨水能夠在完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程之后再將整個結(jié)構(gòu)分解。該種墨水的化學(xué)結(jié)構(gòu)的形成，首先通過苯甲酰甲基硫化物鏈接劑的DLW輻射，進而通過反應(yīng)性乙硫醛在其逐步聚合反應(yīng)過程中生成二硫鍵。
隨后將材料浸入二硫蘇糖醇，引起化學(xué)鍵的斷裂直至完全消解，之后就可以再次使用直接激光寫入來生成新的或改良后的結(jié)構(gòu)。這樣，項目的最終結(jié)構(gòu)可以像設(shè)計師修改圖紙一樣被重復(fù)更改。

根據(jù)已發(fā)表的論文，化學(xué)鍵的斷裂可以用作結(jié)構(gòu)設(shè)計工具，因為二硫蘇糖醇中化學(xué)鍵的斷裂傾向于與其它丙烯酸酯基結(jié)構(gòu)中由DLW產(chǎn)生的化學(xué)鍵形成高度正交化。在正常情況下，這種選擇性斷裂允許研究團隊使用一種新材料來制造線分離度為300nm的性能優(yōu)異的光柵。新型墨水目前可用于各種DLW應(yīng)用，例如整合可擦除和不可擦除區(qū)域的結(jié)構(gòu)，以及建造用于生產(chǎn)過程的結(jié)構(gòu)并在使用結(jié)束后將其擦除。

另一個用途是用于生物學(xué)中的3D設(shè)計培養(yǎng)皿，這是卡爾斯魯厄理工學(xué)院已經(jīng)研究過的一個專題，其研究人員因完成了實驗室規(guī)模下細(xì)胞培養(yǎng)三維生長的研究成果而在2016年9月獲得了薛定諤獎。結(jié)合新的可擦除技術(shù)，研究人員能夠在細(xì)胞生長期間將三維細(xì)胞支架的某些部分去除，以研究細(xì)胞如何對變化的環(huán)境做出反應(yīng)。卡爾斯魯厄理工學(xué)院的針對3D打印的其他研究包括使用光學(xué)玻璃進行添加劑制造技術(shù)的工藝開發(fā)，開創(chuàng)了許多光學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，而目前這些制造技術(shù)僅限于金屬或高分子材料。

來源： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)
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