SLS 3D打印尼龍聚合物防菌涂層

南極熊導(dǎo)讀：雖然3D打印可以生產(chǎn)出各種個(gè)性化的產(chǎn)品，但由于材料和屬性的限制，制造商可能無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)它們的設(shè)計(jì)潛力或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的理想性能。因此，研究人員正在研究如何釋放它們的潛力。

△該研究已發(fā)表在《自然通訊》雜志上，題目為“為激光燒結(jié)用聚合物粉末引入功能性的簡(jiǎn)便一步法途徑”（傳送門(mén)）

2024年4月19日，南極熊獲悉，諾丁漢大學(xué)化學(xué)學(xué)院和工程學(xué)院的研究人員宣稱，他們開(kāi)發(fā)出一種新型的塑料涂層，能夠賦予塑料材料更多的功能性。

這項(xiàng)研究致力于解決使用業(yè)內(nèi)廣泛采用的關(guān)鍵聚合物（PA-12）在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用限制。目前，由于霉菌和真菌的生長(zhǎng)，使用聚酰胺材料制成的物品無(wú)法在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期使用。因此，研究提出了一種新型彩色聚合物粉末，通過(guò)開(kāi)發(fā)新的外殼涂層，可以有效防止霉菌和真菌的生長(zhǎng)，從而為3D打印對(duì)象在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用提供了新的可能性。

該團(tuán)隊(duì)表示，他們使用超臨界二氧化碳創(chuàng)建了一種高效、有效且清潔的工藝來(lái)涂覆3D打印過(guò)程中使用的PA-12聚合物顆粒，顯著增強(qiáng)了其功能。

△反應(yīng)程序示意圖，一種多功能且可持續(xù)的方法來(lái)創(chuàng)建粉末床熔融或激光燒結(jié)粉末，并且可以使用當(dāng)前可用的商業(yè)設(shè)備進(jìn)行打印

技術(shù)研發(fā)背景

最常見(jiàn)的商業(yè)3D打印技術(shù)之一是粉末床熔融或激光燒結(jié)。在這一過(guò)程中，一層自由流動(dòng)的聚合物粉末被鋪設(shè)下來(lái)，激光在計(jì)算機(jī)生成的設(shè)計(jì)引導(dǎo)下逐層熔化粉末。

一層新的粉末鋪在上一層粉末上，激光再次將粉末熔化，同時(shí)將粉末固定在下一層粉末上。這一過(guò)程一直持續(xù)到設(shè)計(jì)部件完成，通常包括數(shù)千層。

PA-12是一種堅(jiān)固的塑料，在3D打印行業(yè)通常用于打印復(fù)雜而精細(xì)的部件，通常應(yīng)用于汽車(chē)或航空航天行業(yè)。

目前，制造商只能選擇灰色或白色粉末，然后再添加顏色。然而，新的工藝可以解決這個(gè)問(wèn)題，它可以提供兩個(gè)關(guān)鍵功能：添加涂層，以獲得顏色以及防霉和防霉特性。

△已經(jīng)帶有涂層的塑料3D打印部件

新塑料涂層為3D打印材料提供功能化

工程學(xué)院增材制造中心材料工程教授Christopher Tuck說(shuō)：“由于所使用聚合物的功能限制，3D打印行業(yè)面臨著一些挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)其中的一些挑戰(zhàn)，我們創(chuàng)造了一種簡(jiǎn)單而有效的方法，通過(guò)對(duì)顆粒進(jìn)行涂層來(lái)增加功能性。我們?cè)O(shè)計(jì)了彩殼聚合物，使其與打印聚合物的機(jī)械性能和熱性能相匹配。這種新工藝為開(kāi)發(fā)多種材料性能提供了一條簡(jiǎn)便的途徑，同時(shí)又不影響加工性能�！�

化學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)Steve Howdle教授指出：“最重要的是，我們已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，使用了業(yè)內(nèi)普遍采用的材料PA-12。我們的新型彩色聚合物粉末能夠完美地在現(xiàn)有的商用機(jī)器中運(yùn)作�！�

△通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）圖像展示了涂層和未涂層顆粒表面結(jié)構(gòu)的明顯差異

目前，由于霉菌和真菌的生長(zhǎng)，使用PA-12制成的物品不能在潮濕的環(huán)境中使用。而新的外殼涂層可用于開(kāi)發(fā)防止這種情況發(fā)生的涂層，為3D打印對(duì)象在新領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能性。

Howdle教授補(bǔ)充道：“這種工藝的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，它可以很容易地融入當(dāng)前的商業(yè)3D 打印工藝中。這不僅可能通過(guò)引入新功能和簡(jiǎn)化工藝來(lái)拓寬行業(yè)范圍，而且重要的是，所有這些都是可持續(xù)的。”

總的來(lái)說(shuō)，由于霉菌和真菌的生長(zhǎng)，使用PA-12制成的物品不能在潮濕的環(huán)境中使用。而新的外殼涂層可用于開(kāi)發(fā)防止這種情況發(fā)生的涂層，為3D打印對(duì)象在新領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能性。