实验室探索用于轻型3D打印的新型树脂

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)团队模拟了3D打印聚合物网络的交联，这是开发用于基于光的3D打印技术(包括双光子光刻)的新功能树脂的关键一步以及体积增材制造(VAM)。

该团队使用分子动力学模拟在微观水平上研究了来自同一反应性基团(丙烯酸酯)但包含不同非反应性组分的三个不同分子的动力学和拓扑。研究人员发现，使用TPL和VAM工艺制造的所得交联聚合物的动力学和结构差异是分子非反应性部分差异的结果。该研究发表在10月15日的《物理化学杂志》 B上，并在网上作为补充封面刊登。

研究人员说，从这项研究中获得的见解为合理设计光致抗蚀剂打开了大门，并将有助于他们寻求设计能够突破TPL和LLNL开发的VAM界限的新型定制光敏树脂。这些技术通过将图案化的光投射到液态树脂中生成3D对象，使它们在几秒钟内在所需的点硬化。这些工艺中使用的树脂通常包含具有相同反应性官能团的不同分子，其配方依赖于反复试验的方法，其结果被视为商业秘密。

John Karnes解释说：“我们将分子动力学模拟和数学图论结合起来，使我们能够修改或扰动作为TPL和VAM等增材制造技术的基本组成部分的分子的化学和物理性质，并观察其对最终聚合物的影响。”该论文的主要作者。“由于我们可以在这些模拟中看到每个原子，因此我们开始发展直觉，以弥合微观网络拓扑结构和宏观行为之间的鸿沟，例如了解分子内环或环之间的关系以及液态树脂胶凝到的点。形成实心印刷部分。”

LLNL材料科学家Juergen Biener表示，该团队通过探索更长的长度和时间范围，模拟印刷零件的机械测试以及对LLNL感兴趣的其他类型的聚合进行建模，从而继续进行这项工作。