Den första fasen av studien var fokuserad på att välja en monomer som skulle fungera som byggstenen för polymerhartset. Monomeren måste vara UV-härdbar, ha en relativt kort härdningstid och uppvisa önskvärda mekaniska egenskaper lämpliga för applikationer med högre belastning. Teamet, efter att ha testat tre potentiella kandidater, bestämde sig så småningom på 2-hydroxietylmetakrylat (vi kallar det bara HEMA).
När monomeren väl låsts in, satte forskarna ut för att hitta den optimala fotoinitiatorkoncentrationen tillsammans med ett lämpligt jäsmedel att para HEMA till. Två fotoinitiatorarter testades för deras villighet att härda under standard 405nm UV-ljus som vanligtvis finns i de flesta SLA-system. Fotoinitiatorerna kombinerades i ett 1:1-förhållande och blandades in vid 5 viktprocent för det mest optimala resultatet. Blåsmedlet – som skulle användas för att underlätta expansionen av HEMA:s cellulära struktur, vilket resulterade i "skumning" – var lite svårare att hitta. Många av de testade medlen var olösliga eller svåra att stabilisera, men teamet bestämde sig till slut på ett icke-traditionellt jäsmedel som vanligtvis används med polystyrenliknande polymerer.
Den komplexa blandningen av ingredienser användes för att formulera det slutliga fotopolymerhartset och teamet fick arbeta med 3D-utskrift av några inte så komplexa CAD-designer. Modellerna 3D-printades på en Anycubic Photon i 1x skala och värmdes vid 200°C i upp till tio minuter. Värmen sönderdelade jäsmedlet, aktiverade hartsens skumverkan och utökade storleken på modellerna. Efter att jämföra före- och efterexpansionsdimensioner beräknade forskarna volymetriska expansioner på upp till 4000% (40x), vilket pressade de 3D-utskrivna modellerna förbi dimensionsbegränsningarna för fotonens byggplatta. Forskarna tror att denna teknik kan användas för lätta applikationer som flygplan eller flythjälpmedel på grund av den extremt låga densiteten hos det expanderade materialet.
Posttid: 2024-09-30
