Ученые разработали уникальный метод изготовления трехмерных пористых структур
Материалы с контролируемой пористостью нашли различные применения в разделении, катализе, хранении энергии, датчиках и исполнительных механизмах, тканевой инженерии и доставке лекарств. Множество методов было разработано для изготовления четко определенных пористых материалов с размерами пор от нанометров до миллиметров. Например, введение жертвенных шаблонов может придать пористость материалам, инкапсулирующим их после удаления встроенных материалов. В качестве альтернативы, процедуры, включающие разделение фаз, прямые шаблоны и химические реакции, продемонстрировали изготовление иерархических пористых структур. Эти способы по своей природе требуют нескольких этапов и ограничены достижимой сложностью изготовленных конструкций.
Последние достижения в области цифрового изготовления, представленные 3-D печатью, позволили изготавливать пористые 3-D структуры, состоящие из полимерных материалов с пористостью, но ограниченные материалами, применимыми к процессу. Например, трехмерная печать методом литья растворителем (SC3DP) — прямая трехмерная печать полимерных чернил с испарением растворителей in situ — позволила изготовить трехмерные пористые структуры с жесткими требованиями к реологическим свойствам печатной краски ( например, высокая вязкость и высокое давление пара).
Исследователи из лаборатории Soft Fluidics Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD) разработали новый метод 3-D печати для изготовления 3-D пористых моделей за один этап, который был назван 3-D печатью методом иммерсионного осаждения (ip3DP). В недавно разработанном подходе чернила, содержащие полимеры, были непосредственно напечатаны в ванне с нерастворителем, и печатные чернила быстро затвердели за счет погружения в воду. Самопроизвольное отверждение путем погружения в осадок приводило к образованию пористости в микро-наноразмерных масштабах. Пористость трехмерных печатных объектов легко контролируется концентрациями полимеров и добавок, а также типами растворителей. Более широкий выбор растворителей позволял печатать более широкий спектр термопластов. Чтобы подчеркнуть эту возможность,
«Эта работа является первой демонстрацией трехмерного контролируемого атмосферного осаждения на основе цифрового осаждения материалов», — говорит ведущий автор статьи доктор Рахул Каряппа.
Главный исследователь, доцент Мичинао Хасимото заявил, что «широкий выбор материалов для печати и возможность адаптировать их морфологию и свойства делают ip3DP новым подходом к трехмерной печати для изготовления функциональных структур».
