3D打印可控变形水凝胶

时间:2019-05-17 15:00来源:中国光学期刊网作者:opticseditor 点击:
------分隔线----------------------------

摘要:中国光学期刊网——光电领域首选网络服务平台

关键字:打印,可控,变形,凝胶

外部刺激下的变形行为是自然界中有趣且与其生物功能息息相关的现象,如含羞草在触碰下的收缩,松果在湿度下的开合以及毛膏菜在激素刺激下的叶片卷曲等。因此,基于外部刺激下的变形行为研究引起了广泛的关注。目前,变形器件的主要难点为响应性材料以及器件的构筑方法。近年来,水凝胶的快速发展使其在变形器件上获得了广泛的应用。但在构筑方法上,很多都是以响应层-非响应层结合、通过多步组装来制备。并且在变形方面,目前的研究还停留在从二维平面向三维立体结构的变形,无法实现从三维向更加复杂三维形态的变化,限制了变形器件的发展。3D打印作为新兴的先进制造技术,具有精确构筑、自由设计以及一步成型的特点,因此,将其应用在水凝胶变形器件,能够充分发挥其在微结构制备方面的优势。

中科院兰州化学物理研究所王晓龙研究员团队采用数字光处理(DLP)3D打印技术,通过在一侧构筑不对称的微结构实现了湿度刺激下的变形水凝胶材料和器件。以打印的样条为例(图1),通过在其表面一侧构筑垂直或倾斜于长度方向微沟槽,样条能够实现快速的弯曲或螺旋,更为重要的是这种弯曲或螺旋变形是可设计和控制的。

如图2所示,利用3D打印在自由设计和成形方面的优势,打印成形件在湿度刺激下能够实现从一维样条向三维类石斛兰花朵的形态转变,或从二维的平面花朵向三维风车的形态转变,或从三维八爪柱状体向更加复杂的三维八爪鱼或水轮机的形态转变,充分表现了采用3D打印灵活设计复杂可控变形器件的能力。更为重要的是,该变形器件的设计理念和方法具有良好的通用性和兼容性,可推广至多种光固化打印的水凝胶体系。如采用加入温敏性的2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)的前驱体材料,3D打印的抓取器能够在温度刺激下实现水下的快速抓取、输运与释放功能。研究者相信,这种采用3D打印实现单一水凝胶材料复杂但精确可控变形的方法对拓展3D打印在软机器人、智能器件方面的应用具有重要的意义。


3D打印可控变形水凝胶

图1. DLP 3D打印可控形变水凝胶示意图

3D打印可控变形水凝胶

图2. 3D打印水凝胶实现复杂但精确可控变形

相关工作发表在Advanced Materials Technologies(DOI: 10.1002/admt.201800713)上,王晓龙研究员为唯一通讯作者,博士研究生姬忠莹为第一作者。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:weixiang )
顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------

凡光粒网注明"来源:光粒网"或"来源:www.diodelaser.com.cn"的作品,包括但不限于本网刊载的所有与光粒网栏目内容相关的文字、图片、图表、视频等网上内容,版权属于光粒网和/或相关权利人所有,任何媒体、网站或个人未经光粒网书面授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品;已经书面授权的,应在授权范围内使用,并注明"来源:光粒网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。

【免责申明】本文仅代表作者个人观点,与光粒网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。

在线投稿有投稿需求的公司企业请直接在线申请,其他项目合作联系 QQ:1965483967 QQ:2644977628 → 在线申请投稿 >
Copyright  ©  2010-2018 diodelaser.com.cn Inc. All rights reserved.光粒网 版权所有
鄂ICP备11013139号-2

鄂公网安备 42018502002510号