添加剂制造技术得到的具有表面图案的PDMS聚合物各向异性超弹性的建模与应用。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:00
文章英文标题
Modeling and application of anisotropic hyperelasticity of PDMS polymers with surface patterns obtained by additive manufacturing technology.
正文
聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物由于具有生物相容性，被用作传感器、医疗设备和组织植入物等，在生物医学领域得到了广泛的应用。本研究旨在合成和表征PDMS聚合物的微通道型表面图案，并评价其对力学性能的影响，以便在生物工程领域的各种应用。在添加剂制造中采用熔丝制造实现了表面图案的制造，并通过拉伸试验测试了具有表面图案的聚合物试件的力学性能。将表面图案以不同的角度旋转并改变成不同的形状来改变PDMS样品的各向异性材料特性。这是在添加剂制造过程中通过改变光栅角度和修改熔丝路径来实现的。此外，还介绍了打印图案在医用软体机器人中的应用。由于材料特性的各向异性，通过附加不同车道型表面图案的聚合物贴片可以实现面内和面外驱动。本研究结果支持实现可加性制造，为各种应用快速制造具有各向异性材料特性的可伸缩性结构。
文章内容（英文）
Polydimethylsiloxane (PDMS) polymer has been widely used in the biomedical fields because of its bio-compatibility, being used as sensors, medical equipment and tissue implants. The present study aims to synthesize and characterize micro lane-type surface patterns of PDMS polymers and evaluate their effects on mechanical properties for various applications in the bio-engineering field. Fabrication of surface patterns is achieved using fused filament fabrication in additive manufacturing, and the mechanical properties of the polymer specimens with the surface patterns are measured using tensile test. The surface patterns are rotated at different angles and changed into different shapes to change the anisotropic material properties of the PDMS specimens. This is achieved by changing the raster angles and modifying the fused filament paths during the additive manufacturing process. In addition, the application of the printed pattern to medical soft robot is presented. Owing to the anisotropic material properties, in-plane and out-of-plane actuation can be realized by attaching polymer patches with different lane-type surface patterns. The results of this study support the implementation of additive manufacturing for the rapid manufacture of scalable structures with anisotropic material properties for various applications.
来源出处
Journal|[J]Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical MaterialsVolume 118, 2021. PP 104412-104412
DOI
https://doi.org/10.1016/J.JMBBM.2021.104412

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