研究人员开发了3D打印室温自动修复工艺！

现在，代尔夫特理工大学的研究人员已经开发出了一种使用熔融沉积建模（FDM）的3D打印室温自动修复TPU（SH-TPU）的工艺。据报道，与3D打印的商用TPU相比，该研究中使用的SH-TPU显示出对印刷条件的机械依赖性较小，并且在室温下还具有修复损伤的附加值。

在3D打印中还需要生物组织（如皮肤和腱）的自愈特性，并且将类似特征集成到柔性聚合物打印材料中的能力可能会为软机器人和消费电子产品的增材制造打开全新的领域， 除其他事项外。尽管迄今为止已经证明，通过3D打印实现这些所需的特性很困难，但该领域内的研究正在迅速增加。

但是，过去成功地开发了由虾制成的可解锁自修复可穿戴设备的虾类生物聚合物，并开发了3D打印的自修复智能手机和计算机屏幕，从而在过去取得了进展。甚至有人预测，在未来的几十年内，改造，自我修复的无人机和飞机将成为现实。

最近，南加州大学的研究人员开发了一种3D打印的橡胶材料，该材料能够自我修复，可以延长鞋子，轮胎，软机器人和电子产品的寿命，而拉马尔大学的一个团队则使用立体光刻（SLA）打印的仙人掌式结构，具有自主自我修复功能。

在其他地方，科学家创造了一种抗紫外线和耐热的自修复乳胶玻璃，德克萨斯州农工大学与美国陆军研究实验室的合作见证了新型可回收，自修复的聚合物3D打印材料系列的开发。

SH-TPU的FDM打印

在他们的研究中，代尔夫特大学的研究人员试图生产和机械测试一种使用FDM对低温SH-TPU进行3D打印的方法。首先，将SH-TPU合成为聚合物平板，然后加工成可3D打印的细丝，然后将其成功打印在改良的Ultimaker 2+上。用E3D Titan挤出机替换了机器的打印头，并安装了一个附加风扇，以帮助材料在退出喷嘴后保持稳定。然后使用Ultimaker的CURA软件生成用于打印的G代码文件，以打印20x10x4mm的矩形块。

SH-TPU样品在三种不同的打印头温度下打印；225、230和235摄氏度。根据目测，以230度印刷的那些被认为是最好的质量。研究人员使用压缩切割测试评估了3D打印样品的机械性能，并通过创建受控切割并测试了已修复样品的机械性能来观察了它们的自我修复行为。

在愈合过程中，将切下的样品放在摄氏30度的烤箱中放置24小时。根据研究人员的说法，在研究过程中充分证明了SH-TPU能够完全治愈切穿损伤和恢复抗断裂性能的能力。

保持自我修复能力

研究人员观察到SH-TPU灯丝直径的巨大差异，导致打印过程中聚合物沉积不均匀，从而降低了打印质量。但是，他们认为可以进行优化，尽管如此，SH-TPU的空隙距离非常低，并且可以保持其完整的形状完整性。据科学家称，这表明自修复聚合物获得高质量3D打印零件的潜力，而不会明显检测到构成样品的细丝。

此外，SH-TPU在3D打印过程后完全保留了其自愈能力，并完全恢复了其机械性能。研究人员表示，基于挤出的自修复聚合物3D打印主要集中在水凝胶和基于可逆共价键的温度反应性聚合物的液相沉积建模（LDM）打印上。这样，由于SH-TPU的高熔体粘附性和粘度特性使其难以加工，因此很少关注在中等或接近室温下的SH-TPU的印刷。

然而，正如研究人员所确定的那样，它们良好的愈合能力以及可生产的大量产品使其成为探索FDM打印的自愈聚合物的良好候选者。

文章来源：贤集网