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    Un nouveau matériau pour imprimer des structures mécaniquement robustes et aux formes changeantes

    Crédit :Zhang et al.

    Dans les années récentes, L'impression 3D a ouvert de nouvelles possibilités intéressantes pour la production à grande échelle de composants électroniques, ainsi que d'une variété d'autres objets. À cette fin, des équipes de recherche du monde entier ont essayé de créer des matériaux et des structures qui peuvent facilement changer de forme, car ils pourraient être particulièrement utiles pour les applications d'impression 3D.

    Bien que de nombreux matériaux programmables et à changement de forme développés jusqu'à présent se soient avérés prometteurs pour l'impression 3D, ils ne sont souvent pas robustes mécaniquement. Cela les rend non idéaux pour l'impression d'objets résistants à beaucoup de poids ou de contraintes.

    Pour surmonter cette limite, chercheurs du Georgia Institute of Technology, L'Université de Pékin et l'Institut de technologie de Pékin ont récemment proposé un nouveau système de matériau de morphing de forme qui est également mécaniquement robuste. Ce nouveau matériau, créé par la volatilisation d'un composant volatil qui n'a pas complètement réagi, a été présenté dans un article publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS . Les principaux auteurs de cet article sont Qiang Zhang et Xiao Kuang.

    « Dans nos précédents travaux, nous avons utilisé l'impression par traitement numérique de la lumière en niveaux de gris (gDLP) pour créer des structures de morphing de forme et l'impression à jet d'encre pour réaliser une impression 4D directe, " Jerry Qi, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Toutefois, nous avons constaté que l'impression 4-D de rapide, Les structures à transformation de forme à la demande et mécaniquement robustes sont restées un défi important. »

    En s'inspirant des résultats de leurs recherches précédentes, Qi et ses collègues ont conçu un mécanisme de morphing de forme induit par la volatilisation et l'ont utilisé pour créer un nouveau système de matériaux pour l'impression gDLP, contenant un composant réactif et volatilisant. Après avoir été utilisé pour imprimer un objet donné, le matériau peut rapidement changer de forme, par la volatilisation directe du monomère résiduel à des températures élevées.

    « En maîtrisant la distribution des unités de retrait voxélisées permises par l'impression gDLP, nous avons pu réaliser des changements de forme complexes et à la demande, " Qi a dit. " Après la transformation de forme, nous avons introduit une étape de post-photopolymérisation pour améliorer considérablement les propriétés mécaniques des structures."

    Pour créer le nouveau matériel présenté dans leur récent article, les chercheurs ont ajouté un matériau hautement réactif et volatilisant à un type d'encre couramment utilisé dans les applications d'impression 3D. L'encre a ensuite été solidifiée à l'aide de lumière UV. De façon intéressante, la structure solide résultante peut ensuite être transformée en une variété de nouvelles configurations, simplement en le chauffant.

    "Les structures transformées à l'aide de la méthode que nous avons développée peuvent ensuite être encore améliorées mécaniquement via un traitement supplémentaire utilisant la lumière UV, " a déclaré Qi. " Nous avons développé une méthode polyvalente pour accéder à des structures à changement de forme rapide avec des propriétés mécaniques robustes à faible coût, qui pousse l'impression 4-D un peu plus loin pour des applications pratiques."

    Le matériau introduit par Qi et ses collègues présente de nombreux avantages par rapport aux autres matériaux à changement de forme pour l'impression 3D introduits dans le passé. Notamment, il permet la création de systèmes qui peuvent changer de forme à la demande, rapidement et avec une grande précision.

    En outre, les objets ou composants technologiques imprimés avec ce nouveau matériau sont mécaniquement robustes, ce qui signifie qu'ils ne sont pas aussi facilement endommagés par des objets lourds ou d'autres forces externes. À l'avenir, le matériau et la technique d'impression imaginés par Qi et ses collègues pourraient permettre l'impression 3D et 4D de nombreux articles différents, y compris les objets d'art, appareils intelligents, électronique déployable, et les appareils optiques intelligents.

    "Nos plans pour les recherches futures incluent la fabrication de structures à changement de forme de tailles beaucoup plus grandes et l'intégration du changement de forme avec plusieurs autres fonctions, tels que l'électronique et l'optique flexibles, fabriquer des appareils intelligents, y compris l'antenne réglable en fréquence, et RFID auto-pliable, " dit Qi.

    © 2020 Réseau Science X




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