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AFM与立体光刻技术相结合精确测量3D打印聚合物材料特性‘AG体育’

发布时间:2021-10-09 丨 浏览次数:585

本文摘要:在光线下构成聚合物或长链分子的树脂或其他材料,对于从建筑模型到功能性人体器官部件的3D打印机而言是十分有吸引力的。

在光线下构成聚合物或长链分子的树脂或其他材料,对于从建筑模型到功能性人体器官部件的3D打印机而言是十分有吸引力的。但是,在单个体素的烧结过程中,材料的机械和流动特性不会再次发生怎样变化,这一点很谜样。体素是体积的3D单位,相等于照片中的像素。

现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员早已展出了一种新型的基于光的原子力显微镜(AFM)技术——样品耦合共振光学流变学(SCRPR),它可以在材料烧结过程中以大于的大于尺度测量材料性质在实际中的变化方式和方位。三维印刷或增材生产受到赞扬,可以十分灵活性、高效地生产简单零件,但其也有缺点,就是不会在材料特性方面引进微观变化。由于软件将零件图形为薄层,在打印机前三维重建它们,因此材料的整体属性仍然与打印机零件的属性相匹配。忽略,生产零件的性能各不相同打印机条件。

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NIST的新方法可以测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率发展的——比批量测量技术小数千倍且更慢。研究人员可以用于SCRPR来测量整个烧结过程中的变化,搜集关键数据,以优化从生物凝胶到硬质树脂的材料加工。

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这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合,利用光线对光反应材料展开图案化,从水凝胶到强化丙烯酸树脂。由于光强度的变化或反应性分子的蔓延,印刷的体素有可能显得不均匀分布。AFM可以感官表面的较慢微小变化。

在NISTSCRPR方法中,AFM探针持续与样品认识。研究人员使用商业AFM,用于紫外激光在AFM探针与样品认识的方位或附近开始构成聚合物(“单体”)。

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该方法在受限时间跨度内,在空间中的某一个方位处测量两个值。明确而言,它测量AFM探针的共振频率(仅次于振动的频率)和品质因数(能量力学系统的指标),追踪整个单体过程中这些值的变化。然后可以用于数学模型分析这些数据,以确认材料属性,例如刚性和阻尼。

用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化成为玻璃的聚合物薄膜。研究人员找到,烧结过程和性能各不相同曝光功率和时间,并且在空间上很简单,这证实了较慢,高分辨率测量的必要性。


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