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多材料3d打印幫助裝配柔性驅(qū)動器取得進展 

2017-09-26 08:14
實現(xiàn)外界刺激下驅(qū)動器件功能材料和復雜形狀的結(jié)合是仿生驅(qū)動研究的一大熱點。近年來,各種水凝膠材料、合金材料以及基于碳納米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)等的復合物材料相繼在驅(qū)動研究中得到應用,并且制備出了類似于毛毛蟲、魚和花朵等復雜結(jié)構(gòu)形狀的仿生驅(qū)動器件。然而,由于很多仿生器件形狀復雜,且多數(shù)需要多種材料組合才能實現(xiàn)驅(qū)動、運動等特定功能,如何構(gòu)建復雜結(jié)構(gòu)以及解決多材料組件的裝配等問題仍是仿生驅(qū)動研究領(lǐng)域一個具有挑戰(zhàn)性的課題?! 《嗖牧?D打印先進制造技術(shù)為此提供了簡便易行的解決方案。日前,中國科學院蘭州化學物理研究所材料表面界面課題組借助3D打印技術(shù)在計算機輔助設(shè)計(CAD)、自由制造加工和器件成型方面的優(yōu)勢,采用多材料3D打印構(gòu)筑了含有磁性和非磁性部分的分段組合的免裝配柔性驅(qū)動器,實現(xiàn)了彎曲、變形與運送貨物等功能。

  研究人員在發(fā)展了具有磁性的柔性3D打印光敏樹脂的基礎(chǔ)上,通過改進數(shù)字化光處理(DLP)成型的3D打印機,使其能夠在垂直方向上將兩種或多種光敏樹脂進行自由切換,發(fā)展了雙(多)材料3D打印技術(shù),從而實現(xiàn)了含有磁性和非磁性部分的驅(qū)動器件免裝配一次成型制造。力學測試和SEM分析證明,磁性和非磁性兩種樹脂之間具有很好的結(jié)合力,并且能夠進行有效的磁場驅(qū)動。作為概念驗證,研究人員使用此技術(shù)打印制作了一個能夠遠程控制的抓取器,并且進行了抓取、傳送以及釋放的功能驗證。這種簡單通用的多材料3D打印技術(shù)將能夠很好地拓展3D打印在遠程控制釋放與柔性機器人等方面的應用。

  該工作近期在線發(fā)表在Adv. Mater. Interfaces(2017, DOI: 10.1002/admi.201700629)上。相關(guān)研究得到了國家自然科學基金、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃及蘭州化物所人才和“一三五”重點培育項目的資助和支持。
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多材料3D打印制備免裝配磁性驅(qū)動器示意圖及驅(qū)動演示實驗
來源:中國科學院網(wǎng)站
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