Direkte blækskrivning af højopløselige cellulosestrukturer

Direkte blækskrivning med celluloseacetat

Cellulose har tiltrukket sig stor opmærksomhed som et legitimt råmateriale til 3D-printapplikationer på grund af dets fremragende ydeevne. Forskerne valgte cellulose i dette arbejde på grund af dets fornyelige, nedbrydelige og rigelige natur. Cellulose er også en bioaktiv polymer med bredere anvendelser.

Rezaei og kolleger undersøgte membranstrukturerne, herunder befugtningsegenskaber, blæksammensætning og dysediameter, der påvirkede udskrivningsprocessen under denne undersøgelse. De undersøgte indflydelsen af ​​dysedimensionerne, som omfattede de indre og ydre dimensioner for at undersøge muligheden for at printe strukturer med detaljeopløsning på mikronniveau.

De brugte borosilikatglaskapillærer til at klargøre dyserne, formulerede blækket til at fylde sprøjten og satte udskrivning op for at skabe mønstre, inklusive teststrukturer efterfulgt af karakterisering af kontaktvinklen for blæk og undersøgelse af dem med scanningelektronmikroskopi.

Blækkets ydeevne

For at udforske effekten af ​​udskrivning med kapillærer med forskellige diametre, trykte holdet 10 % celluloseacetatblæk på et ubelagt glassubstrat for at undersøge fænomenet.

Ved at studere de forskellige blækforhold opnåede de varieret printbarhed og opløsning, derefter undersøgte de mekanismerne til regulering af størrelsen af ​​de trykte strukturer. Direkte blækskrivning inkluderede f.eks. befugtning mellem blækket og overfladerne, hvilket påvirkede udskrivningsprocessen.

For at studere indflydelsen af ​​faktorer, der regulerer størrelsen af ​​de trykte tråde, undersøgte forskerne blækkets fugtbarhed ved at inkludere forskellige mængder celluloseacetat på coatede og ubelagte glassubstrater.

Under direkte blækskrivning påvirkede befugtningen mellem blækket og materialers overflader trykprocessen. Rezaei og team studerede blækkets strukturer til at designe arkitekturer og observerede kapaciteten af ​​forskellige trykmønstre til at skabe en væg eller en bro.

Outlook

På denne måde viste Farnaz Rezaei og kolleger muligheden for at bygge celluloseacetatstrukturer på op til 300 lag med en direkte blækskrivningsmetode. Forskerne opnåede høj detaljeopløsning ved at regulere dysedimensionerne og udskrivningsparametrene samt molekylvægten og koncentrationerne af celluloseacetatet i blækket.

Holdet bemærkede blækkets befugtningsegenskaber på substratet og dysen i kombination med blæksammensætningen for at påvirke strengens bredde. Når de printede strukturer af membrantypen og frithængende tråde, opnåede de bredder svarende til eller mindre end dysens indvendige diameter. For at opnå den ønskede opløsning undersøgte forskerne udskrivningshastigheder i forskellige retninger for at opretholde forlængede udskrivningstider for større strukturer.

Til fremtidigt arbejde foreslår teamet at udforske designet af multi-dyser sammen med inkjet-udskrivning for at øge udskrivningshastigheden.

Flere oplysninger: Farnaz Rezaei et al., Direkte blækskrivning af højopløselige cellulosestrukturer, Scientific Reports (2023). DOI:10.1038/s41598-023-49128-8

Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter

© 2023 Science X Network