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厨房香料颠覆陶瓷3D打印:姜黄素消除光散射,精度提升至26.1微米

你可能不熟悉姜黄素,但你一定知道姜黄,这种源自东南亚的鲜艳香料。


姜黄素是姜黄中的活性化合物,说白了,就是它让姜黄变成亮黄色的。


它提取自姜黄植物,如今广泛用于草药补充剂、化妆品和食品色素。


现在,湖南大学的研究人员发现了它的新用途,稳定微观陶瓷3D打印。

要理解这个突破,得先看看数字光处理(DLP)技术是如何处理陶瓷的。


陶瓷3D打印通常用光聚合技术,固化一种充满固体微观陶瓷粉末的液态树脂。


打印时,机器把精确的光图案投射到树脂上,逐层固化。


但问题是,这些陶瓷颗粒就像微小的镜子,将入射光随机散射到目标之外。


这种杂散光会导致非目标区域硬化,造成打印缺陷和细节丢失。


那怎么应对这个问题呢?


传统做法是添加工业染料来吸收多余光线。但问题在于,这些染料只能被动阻挡光线,而且会严重损害最终陶瓷零件的热稳定性和机械稳定性。


所以用户一直被迫做出妥协,要么使用染料获得精细细节,要么放弃染料优先考虑结构强度。


这正是姜黄素改变局面的地方。湖南大学团队发现,姜黄素不仅物理阻挡多余光线,还能主动中和导致打印错误的紊乱化学反应。


注意,只需要很少量的姜黄素就能看到效果,仅0.01重量百分比的浓度,就能防止精细特征模糊,还不拖慢制造速度。


那它是怎么做到的呢?


我们来想象一下,打印机光源就像一束精确的激光要在墙上写小字,但陶瓷颗粒像浓密的灰尘,把光束散射成一片模糊。


传统化学染料就像太阳镜,它们调暗房间来掩盖模糊。


而姜黄素从根源上解决问题。它吸收特定波长的杂散光,并在分子层面捕获自由基,这些由散射光子产生的高活性化学火花,在它们固化错误区域之前就被中和。


据研究团队称,确保光线只固化精确的目标几何形状。


在实验室测试中,这种方法将打印零件的模糊误差降低至仅26.1微米,还能让50微米的微小孔洞保持畅通,而标准树脂则会将它们堵塞。


在最终的高温脱脂和烧结阶段,姜黄素会完全烧尽。这使得最终的陶瓷部件获得实际应用所需的最大密度和机械强度。



这对增材制造行业意义重大。通过这种方式,工程师可以快速制造出由坚固材料制成的复杂轻量化部件,而无需过多担心几何变形。


随着陶瓷3D打印在牙科植入物、航空航天部件、电子硬件和先进医疗设备等领域的不断扩展,这种生物基解决方案可能为更可靠的商业级生产铺平道路。


当然,这还只是研究室的成果,能不能真的用到商业配方里,还得再观察。我们会持续关注。


完整研究发表于《国际极端制造期刊》

07-01 09:49 转载自:3dnatives,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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