研究目的
开发一种利用材料喷射技术直接在基底上打印3D微结构的方法,重点研究光聚合物与基底之间的界面相互作用和粘附性。
研究成果
该研究成功开发了一种利用材料喷射技术在PMMA上直接3D打印微结构的方法,证明表面自由能和润湿行为显著影响粘附性和分辨率。电晕放电和接枝处理提高了粘附性,而等离子体处理效果各异。未来工作应探索固化动力学、其他基底材料及针对曲面的算法适配。
研究不足
本研究仅限于PMMA基材和VeroCyan?光聚合物;其他材料可能表现不同。该光聚合物的专有性质限制了对其成分的全面了解。表面处理可能未完全优化,且微结构的尺寸可能会影响结果。固化动力学和仪器特定参数(例如打印头设置)可能引入变异性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用材料喷射(PolyJet)技术在PMMA基板上打印微结构。具体流程包括在CATIA中设计模型、转换为STL文件,并使用Stratasys J750 3D打印机进行打印。通过表面处理(电晕放电、等离子体处理、接枝)来改变表面能,进而研究润湿性和粘附性。
2:样本选择与数据来源:
以PMMA板作为基板。制备了具有不同表面处理的样本,并对打印结构进行分析。
3:实验设备与材料清单:
设备包括Stratasys J750 3D打印机、CATIA V5R21软件、GrabCAD软件、DektakXT触针式轮廓仪、EyeSense VHX-5000数字显微镜、Kratos Analytical AXIS Ultra-DLD XPS、OCA20接触角测量仪、PosiTest Model ATA-20粘附测试仪、电晕发生器、等离子体反应器。材料包括VeroCyan?和VeroClear?光聚合物、SUP706支撑材料、PMMA板以及用于表面处理的化学试剂(如TMSPMA、PEI)和溶剂。
4:实验步骤与操作流程:
对PMMA基板进行清洁和处理。打印过程中设置平台高度和切片数量以避免支撑材料的沉积。表面处理包括电晕放电、等离子体处理和接枝。表征手段包括轮廓测量、显微镜观察、XPS分析、接触角测量和粘附测试。
5:数据分析方法:
通过轮廓仪测量尺寸,显微镜成像,XPS分析表面化学,接触角测量润湿性,粘附测试强度。采用统计均值和回归分析。
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