Инженеры Принстона разрабатывают новую технологию 3D-печати для гибких, перерабатываемых и доступных мягких пластиков

Инженеры Принстонского университета разработали новую технологию 3D-печати для производства мягких, эластичных пластиков с настраиваемыми свойствами. Метод, подробно описанный в Advanced Functional Materials, использует недорогие термопластичные эластомеры, которые стоят примерно один цент за грамм. Полученные материалы могут быть как гибкими, так и жесткими в определенных направлениях, сохраняя при этом пригодность к вторичной переработке.

Эта маленькая ваза жесткая в одном направлении и гнется в других. (Изображение предоставлено: Принстонский университет) <стр>Метод основан на контроле наноструктур в материале во время процесса печати. ​​Исследователи использовали блок-сополимеры, которые образуют жесткие цилиндрические структуры толщиной 5-7 нанометров, встроенные в гибкую полимерную матрицу. Эти структуры можно ориентировать во время печати для создания материалов с различной степенью жесткости и гибкости в разных направлениях.

Ключевой особенностью процесса является термический отжиг, который включает в себя контролируемый нагрев и охлаждение напечатанного материала. “Я думаю, что одна из самых крутых частей этой техники — это множество ролей, которые играет термический отжиг — он не только радикально улучшает свойства после печати, но и позволяет вещам, которые мы печатаем, быть многоразовыми и даже самовосстанавливаться, если предмет поврежден или сломан,” сказала Элис Фергерсон, ведущий автор исследования.

Исследовательская группа продемонстрировала универсальность своей техники, создав различные структуры, включая небольшую вазу и печатный текст. Они также успешно внедрили функциональные добавки, такие как светочувствительные молекулы, не нарушая механические свойства материала. Группа проверила способность материала к самовосстановлению, разрезав и соединив образцы путем отжига, причем восстановленные материалы показали свойства, аналогичные оригиналам.

Технология обещает быть перспективной для различных применений, включая мягкую робототехнику, медицинские приборы, протезирование, защитное оборудование и индивидуальные подошвы обуви. Исследовательская группа планирует изучить новые архитектуры, подходящие для носимой электроники и биомедицинских устройств в своей будущей работе.

Источник: engineering.princeton.edu