南理工王杰平、易文斌等 Adv. Sci.:通過(guò)光固化3D打印制備高密度微結(jié)構(gòu)鎢
2024-08-26 來(lái)源:高分子科技
鎢(W)因其獨(dú)特的性能組合而受到高度重視,其中包括高密度,優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性,卓越的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性。然而,諸如粉末冶金、化學(xué)氣相沉積和真空熔化等傳統(tǒng)加工方法難以制備形狀復(fù)雜的鎢。相較之下,增材制造技術(shù)具有靈活的設(shè)計(jì)自由度,可加工任意形狀的零部件。然而,現(xiàn)有的鎢增材制造技術(shù)如粉末床熔合和定向能沉積等,受光束尺寸和粉末質(zhì)量的限制,成品表面質(zhì)量不佳,且難以進(jìn)行微納級(jí)別的加工。與其他增材制造技術(shù)相比,還原光聚合為制造具有優(yōu)異形狀保真度和較低表面粗糙度的復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)提供了一條有前途的途徑。然而現(xiàn)有的還原光聚合技術(shù)所制造的鎢結(jié)構(gòu)普遍存在表面缺陷多、密度低、機(jī)械強(qiáng)度差等缺陷,因此如何利用該技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)鎢的高密度、高強(qiáng)度制造仍是亟待解決的問(wèn)題。
圖1 a)高密度鎢微結(jié)構(gòu)的制備工藝,b)印刷前驅(qū)體(左)和燒結(jié)鎢(右),c)含鎢光敏樹(shù)脂配方。
微柱壓縮實(shí)驗(yàn)表明所制備的鎢具有1552MPa的抗壓強(qiáng)度(圖 2b),與塊狀鎢相似。納米壓痕實(shí)驗(yàn)表明在10 mN載荷下,其納米壓痕硬度可達(dá)到7.5 GPa,楊氏模量為292.2 GPa(圖 2c)。在連續(xù)剛度模式下,隨著壓痕深度從20 nm增加到220 nm,其納米壓痕硬度從13.2 GPa下降至7.6 GPa(圖 2d),與市售的鎢相比,其硬度值約為參考值的1.36 ~ 2.05倍 (圖 2e)。最后,對(duì)整個(gè)鎢晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行了壓縮測(cè)試。結(jié)果表明,其具有高達(dá)13 MPa的抗壓強(qiáng)度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的報(bào)道值(0.9 MPa)。
該研究揭示了樹(shù)脂中金屬負(fù)載量對(duì)后續(xù)脫脂燒結(jié)的影響,即越高的金屬離子負(fù)載量越有利于脫脂燒結(jié)的致密化,這一點(diǎn)在以往的研究中未曾被提及。此外,該研究提出的三步燒結(jié)法,進(jìn)一步提高了小尺寸結(jié)構(gòu)在脫脂燒結(jié)后的結(jié)構(gòu)完整性,可為后續(xù)的研究者提供有意義的策略參考。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202405487
版權(quán)與免責(zé)聲明:中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
相關(guān)新聞
- 南理工/國(guó)科大杭高院王杰平、南理工易文斌等 Nat. Commun.:可消除光固化3D打印層紋的聚二硫代氨基甲酸酯研究 2025-07-03
- 沈化大李東翰、中科大陳昶樂(lè)等 Adv. Sci.:高含氟聚合物“一鍋法”連續(xù)反應(yīng)-實(shí)現(xiàn)可自由基型光固化反應(yīng)型高含氟低聚物高效合成 2025-05-30
- 南方醫(yī)大吳耀彬、王玲、黃文華 AFM:原位光固化彈性聚酯基Janus生物粘合劑用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)面閉合 2025-05-08
- 浙江大學(xué)吳晶軍、方子正團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:3D打印超強(qiáng)韌可修復(fù)彈性體 2025-07-07
- 昆士蘭大學(xué)喬瑞瑞團(tuán)隊(duì) Adv. Mater. 綜述:納米復(fù)合材料的創(chuàng)新制備與應(yīng)用 - 從傳統(tǒng)合成到先進(jìn)3D打印技術(shù) 2025-06-25
- 中北大學(xué)王智/尹麗仙、西安交大田小永 Compos. Part B:3D打印超材料新成果-仿生超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備及機(jī)理研究 2025-06-06
- 上海交大俞煒教授/顏徐州研究員 Angew: 互鎖結(jié)構(gòu)賦予機(jī)械互鎖網(wǎng)絡(luò)優(yōu)異力學(xué)性能的分子機(jī)制研究 2025-02-13