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新型DLP/LCD光固化3D打印材料"光敏凝胶"来了

新型DLP/LCD光固化3D打印材料"光敏凝胶"来了

 3D打印新材料 南极熊3D打印 今天

南极熊导读:适用于DLP和LCD光固化3D打印的材料——“光敏凝胶”来了。


光固化成型是目前较为成熟的一类3D打印技术。目前市面上常见的主要有三种光固化3D打印技术,分别是SLA、DLP和LCD。从激光扫描的SLA到数字投影的DLP,再到最新的LCD 3D打印技术,每一种光固化技术的核心都是光源问题的解决。
图片△4K  LCD光固化3D打印机

基于数字面光源的层扫成型原理,DLP和LCD技术的速度更快,精度也很高,成为当前3D打印领域中的一大潮流。尤其是在近几年,DLP和LCD 3D打印产业蓬勃发展,在多个行业和领域中得到了广泛的应用。

当前,用于DLP和LCD成型的材料主要是光敏树脂。这类材料主要由光敏预聚体、活性稀释剂、光引发剂和光敏剂组成。其中,预聚体是可以进行光固化的低分子量的预聚体,主要有丙烯酸酯化环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯和多硫醇/多烯光固化树脂体系几类,是材料最终性能的决定因素。


光敏树脂与光敏凝胶对比


近些年来,虽然因其优异的特性而受到行业青睐与重视,光敏树脂被广泛用于3D打印行业,但是,光敏树脂在3D打印中仍然存在两个不足之处:
①有些光敏树脂中含有大量的工业酯类,有刺鼻的气味和一定的毒性,打印过程需要在密闭环境下操作;
②一般的光敏树脂质地较为坚硬,大多数不适合构建要求具有柔韧性、弹性和拉伸性的结构。
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△通过LCD技术3D打印的光敏凝胶模型结构,具有普通光敏树脂的打印精度和打印效率速度

而光敏凝胶具有弥补光敏树脂上述不足的潜力:
①光敏凝胶的前体溶液主要由含C=C键的酰胺类单体或大分子聚合物构成,能够溶于水和甘油,无毒且无刺鼻性气味,具有环境友好的特性,能够让光固化3D打印过程从工厂车间走向办公室、写字楼、商场,甚至家庭,让更多的人能够参与光固化3D打印的过程;
②相对于树脂材料,固化后的光敏凝胶具有较低的弹性模量,质地柔软,且有一定的韧性和弹性,能够与高强度的树脂材料形成互补,拓展光固化3D打印的应用范畴,特别是具有高附加值的生物医学领域,更需要个性化定制各种具有柔韧和软质特性的医疗器件。

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立足临床应用,开发系列光敏凝胶材料


2021年1月,南极熊3D打印网了解到,山西光响应新材料科技有限公司经过3年的技术攻关成功开发出了光敏凝胶3D打印材料,并成为当年山西省政府关注和扶持的新兴产业项目,目前公司正在与当地医疗机构开展临床转化医学的研究与应用。

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△使用光敏凝胶打印的结构具有良好的柔韧性和弹性


光敏凝胶3D打印材料特色在于:以天然多糖和合成聚合物的前体为原材料,通过绿色生化改性技术,构建出一系列具有光敏特性的凝胶预聚体材料,将其开发为可用于DLP和LCD光固化3D打印的光敏凝胶墨水材料,不仅具有环境友好、无毒和无刺鼻性气味的优点,而且使用该材料打印的结构柔韧有弹性。除此之外,它还具备等同于光敏树脂打印效率和打印精度的特性,甚至在成本上不会超出光敏树脂太多。



山西光响应新材料科技相关负责人告诉南极熊,他们公司成立于2019年,公司紧密围绕产业需求,以高水平的原创性路线和手段开展光响应新材料的开发,主要致力于可用于光固化3D打印的凝胶材料的研发与推广。



黄晓波博士为山西光响应新材料科技有限公司的主要研发负责人,博士毕业于中科院大连化学物理研究所,曾以访问学者身份在德国法兰克福大学留学,山西省“三晋英才”青年优秀人才,目前研究方向为多功能水凝胶材料的研究与开发。迄今为止,黄晓波博士带领研发团队已经在光固化凝胶材料领域取得一系列技术突破,获得授权专利4项,3D打印凝胶墨水材料4种。


光敏凝胶作为一种新型的光固化3D打印材料,打印起来的难度怎么样,未来会有什么样的应用呢?可联系山西光响应新材料科技。


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