UV 光固化再获突破!3D打印还是那么火?

发表时间:2021-12-01 09:32

今年3D打印依然大火,无论是产业界还是科研界。那么在科学研究上,近两年有哪些突破性进展呢?

Science Advances:上转换纳米引发剂实现皮下原位光固化3D打印

四川大学的苟马玲研究员、钱志勇教授和魏霞蔚教授团队通过蓝光引发剂LAP包裹上转换纳米粒子制备了核-壳结构纳米光引发剂(UCNP@LAP)。依托该光引发剂开创性地实现了皮下原位DLP打印。相关研究论文:Noninvasive in vivo 3Dbioprinting发表于杂志Science Advances上。


上转换材料是一种能实现上转换发光的材料。所谓上转换发光,指的是材料受到低能量的光激发,发射出高能量的光,即将吸收的长波长、低频率光转换为短波长、高频率光。上转换材料由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成,通过调节无机基质及掺杂稀土离子组成、比例可将近红外激发光转化为紫外或可见光。


Nature子刊:单液滴连续光固化3D打印

中科院化学所的宋延林、吴磊研究了打印过程中三相接触线(TCL)的后退现象,在nature communications上发表了题为"Continuous 3D printing from one single droplet"的研究成果,极大提高了光固化3D打印的材料利用率。


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图1 b-e



从界面的角度来看,基体的化学成分和表面粗糙度对三相接触线(TCL)的动态有很大的影响。根据对天然莲花和猪笼草表面的观察,表面的空气或液体会大大降低界面在基底上的粘附,从而导致液滴的球形接触或液体接触这些表面时的滑动现象。研究人员受这些现象的启发,展示了一种从单个液滴中制造三维结构的界面操作方法,具有较高的材料利用率。该系统采用低液体树脂附着力和低固化树脂附着力的固化界面,使3D打印过程具有可伸缩的三相接触线。有效地减少了印刷过程中残留树脂的量,树脂利用率显著提高。此外,该工艺也防止了在高打印速度下高紫外线强度所造成的额外固化。


单液滴连续光固化打印主要可以分为四个步骤,

(1)在辐照平面上滴一滴液态树脂;

2)成型平面下降,接触液滴;

(3)通过将UV图案连续投射到固化界面上并以恒定的速度提升成型面,液体树脂可固化为显示的UV图案;

(4)在印刷过程中,树脂液滴的TCL随着液体树脂的消耗而下降。最后,将液滴固化成所需的3D固化结构,且在基板上几乎没有残留物。


如图1 b-e所示,采用24mm长的固化圆柱形网格结构,树脂利用率为99.6%。由于液体树脂与成型面之间的粘附作用,剩余0.4%的液体树脂留在成型面上。

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