采用可编程液滴包裹体对3D打印弹性体进行按需调制

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:10
文章英文标题
On-demand modulation of 3D-printed elastomers using programmable droplet inclusions
正文
三维( 3D )打印和直写的一个关键推力是在打印构图中无缝地改变构图和功能属性。然而,大多数用于挤压印花的油墨成分是静态的,可用来动态调整油墨成分的方法仍然很少。在这里,我们提出了一种利用液滴内含物在印刷点调制挤出油墨的方法。我们使用玻璃毛细管微流控装置作为打印头,将液滴分散在聚二甲基硅氧烷( PDMS )连续相中,然后3D打印所得到的乳液成各种结构。通过改变液滴的空间分布,包括水滴和液态金属液滴,可以原位调谐3D打印结构的力学特性。特别地,我们报道了利用聚乙二醇二丙烯酸酯( PEGDA )水滴对PDMS进行局部化学变化,使三维打印结构显著软化(弹性模量降低85 % )。此外,我们通过分散磁流体液滴,在PDMS中赋予磁性功能,并合理设计和印制了一个基本的磁响应软机器人驱动器,作为我们基于液滴策略的功能演示。我们的方法代表了适应微流控技术和原则发展下一代添加剂制造技术的持续趋势。意义为实时操纵挤压油墨成分和性质,我们演示了具有液滴包裹体的纹理油墨的同时生成和沉积。将不同的流体分散到PDMS中,我们证明了通过化学修饰使其具有机械柔顺性,或者通过功能性纳米粒子悬浮液对外界刺激(如B场)的响应,可以在打印点局部赋予功能。因此,本研究介绍了一种易于制备异质结构和功能结构的方法。
文章内容(英文)
One of the key thrusts in three-dimensional (3D) printing and direct writing is to seamlessly vary composition and functional properties in printed constructs. Most inks used for extrusion-based printing, however, are compositionally static and available approaches for dynamic tuning of ink composition remain few. Here, we present an approach to modulate extruded inks at the point of print, using droplet inclusions. Using a glass capillary microfluidic device as the printhead, we dispersed droplets in a polydimethylsiloxane (PDMS) continuous phase and subsequently 3D printed the resulting emulsion into a variety of structures. The mechanical characteristics of the 3D-printed constructs can be tuned in situ by varying the spatial distribution of droplets, including aqueous and liquid metal droplets. In particular, we report the use of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) aqueous droplets for local PDMS chemistry alteration resulting in significant softening (85% reduced elastic modulus) of the 3D-printed constructs. Furthermore, we imparted magnetic functionality in PDMS by dispersing ferrofluid droplets and rationally designed and printed a rudimentary magnetically responsive soft robotic actuator as a functional demonstration of our droplet-based strategy. Our approach represents a continuing trend of adapting microfluidic technology and principles for developing the next generation of additive manufacturing technology. SignificanceTo manipulate extruded ink composition and properties in real time, we demonstrate the concurrent generation and deposition of textured inks with droplet inclusions. Dispersing different fluids into droplets within PDMS, we demonstrate the ability to locally impart function at the point of print, either by chemical modification resulting in mechanical compliance or by using functional nanoparticle suspensions that respond to external stimulus (e.g., B field). The present study thus introduces a strategy for facile fabrication of heterogeneous and functional structures.
来源出处
Journal|[J]Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of AmericaVolume 117, Issue 26. 2020. PP 14790-14797
DOI
https://doi.org/10.1073/pnas.1917289117

PDMS臻品推荐

PDMS-微流控基质材料-PDMS/道康宁SYLGARD184-聚二甲基硅氧烷/0.5KG(组)

产品说明书PDF自助在线看:http://www.pdmshub.com/sih

信息更新:

美国总工厂生产的0.5KG原始包装的PDMS延期至2021年9月16日后才能交货,默认我们将发国内库存的进口分装产品(02085925-0.5KG);另受制于有机硅大幅涨价潮影响,2021年9月1日后将上调销售价格,另行通知。Dow Corning=道康宁=Dow SiL=陶氏,都是同一家公司。 2021.09.01更新

美国总工厂生产的0.5KG包装的PDMS恢复正常进口,合法正规,质量金标准,欢迎订购使用。并承诺从我司购买的皆为原厂包装,100%未开封,附带技术手册,非国产灌装仿制、非分装、非仿冒外包装产品,可以放心使用。大量订购更有优惠。2021.04.01更新

备注:由于dowsil与道康宁公司合并,美国总工厂生产的PDMS,价格涨幅高达1倍之多,因针对科研用户使用,特备货规格0.5KG。如果您需要美国总工厂原厂生产的大规格包装的预定,可以与QQ 11366508联系给予报价/货期。2021.05更新

此链接为PDMS-微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184/小桶0.5KG装的链接。

一般性的产品性能参数表参考以下小桶装的参数:

微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184;微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184;微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184;

品牌型号:道康宁SYLGARD184

包装规格:0.5KG/罐[含有45.4g固化剂,总重量为0.5KG]

产品颜色:保质期限:36个月

存放环境说明:室温,阴凉处保存

备注说明:

美国道康宁道康宁SYLGARD 184硅橡胶是由液体组分组成的双组分套件产品,包括基本组分与固化剂。基本组分与固化剂按10:1重量比完全混合,中等粘度混合液的稠度与SAE 40机油相似。无论厚薄,混合液将固化成为具有韧性的透明弹性体,最适用于电子/电气方面的封装与灌封应用。 道康宁SYLGARD 184硅橡胶在25~150℃的温度范围内固化,无放热现象,无需二次固化。固化过程完成后,可立即在-55~200℃的温度范围内使用。 产品特性:低毒性,在常规的工业操作中,无特别的注意事项; 无溶剂或固化副产物, 固化时不放热;无需特殊的通风条件,不会产生腐蚀;固化时,收缩量小; 固化后, 透明具有弹性;抗震与减缓机械震动;振动的传递性能小;元件可裸视检查与易修补性; 环保性能;低吸水性,良好的耐辐射性能;高真空状态下的低漏气性; 优异的电性能;较大温度范围内的稳定性, 抗解聚;在-55~200℃范围内,甚至在密闭状态下保持弹性与柔韧性,性能稳定; 阻燃性,UL可燃性分级为94 V-1,温度等级:130℃ 产品用途: 道康宁SYLGARD 184硅橡胶在电气/电子的封装与灌封方面有广泛的应用。