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郑州华晶金刚石股份有限公司

由纳米金刚石粉末制成的新型3D打印树脂

关键词 金刚石 , 树脂|2019-10-15 09:53:10|来源 广西增材制造协会
摘要 纳米金刚石是爆炸产生的金刚石颗粒,并且具有很高的导热性。纳米金刚石粉末由无毒的金刚石纳米颗粒组成,具有较大的表面,尺寸约为5nm,并具有一些有趣的特性。波兰格但斯克工业大学(GUT...

纳米金刚石是爆炸产生的金刚石颗粒,并且具有很高的导热性。纳米金刚石粉末由无毒的金刚石纳米颗粒组成,具有较大的表面,尺寸约为5nm,并具有一些有趣的特性。

波兰格但斯克工业大学(GUT)的研究人员想要研究一种特定的性能,并发表了一篇关于他们工作的论文,标题为“掺有纳米金刚石粉末的日光固化树脂的光学性能”。

摘要写道:“本文详细阐述了一种用于3D打印的新材料。由于钻石具有非常好的光学性能,因此我们想到了将其应用于3D打印过程的想法。创建了纳米金刚石粉末和标准3D打印树脂的混合物,并完成了一些打印输出。他们已经测试了它们在宽光谱范围内透射和吸收光的能力。结果表明,与标准粉相比,纳米粉掺杂的树脂具有较差的光学性能。但是,这表明树脂和纳米粉的混合物可以控制打印输出的光学性能。”

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图1. 3D打印柱面透镜的原型。 L-R:凹凸透镜,凹凸透镜,平凹透镜,平凸透镜和凹凸透镜。

该团队准备并分析了一种新的3D打印材料,该材料由钻石纳米颗粒和来自Photocentric的琥珀色3D日光硬树脂制成,具有独特的光学性能。他们在液晶10'3D打印机上制作了一些材料示例,然后测试了光学性能以及光致中心聚合物树脂的光学性能以进行比较。

微信截图_20191015094500.png

图2. 3D打印球形透镜的原型。底部L-R:平凹透镜,平凸透镜和凸凹透镜。第一行显示了两个凹凸透镜。

研究人员解释说:“将20毫米×20毫米的板打印为测试样品,并准备了不同的厚度(0.2毫米,0.5毫米,0.8毫米,1毫米,1.5毫米,2毫米和5毫米)。” 

使用光谱仪在室温下在200-1100 nm波长范围内获得3D打印样品板的透射特性。正如研究人员写道,这些特征的定义是“通过减小板的厚度来增加透射率。”

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图3.两个系列的平板(第一个系列在顶部,第二个在底部)。最薄的板在左侧。

对于第一系列的3D打印板,对于200-400 nm范围内的光波,透射率几乎为零,而对于800-1100 nm范围内的光波,透射率最大。#2系列的透射率甚至更高,这在厚板的情况下很容易看到。这些特性可与其他光学材料(如熔融石英)相媲美,并且绝对适用于许多光学应用。

“在第一个系列中,对于2毫米和5毫米厚的板,最大透射率分别为60%和44%。反过来,在第二个系列中,该值分别为75%和65%。”研究人员指出。

然后,研究小组确定了这些板的吸收特性,发现由于橙色,最大的吸收是在200-400 nm的光波中。最低的吸收是在600-1100 nm范围内的波。

从树脂和纳米金刚石粉末的混合物打印的一系列平板,该混合物是通过用纳米金刚石将悬浮液中的DMSO蒸发而获得的。

然后,利用该团队的新型纳米金刚石粉末和树脂材料3D打印更多的印版。然后研究人员更加详细地了解了如何获得和创建材料。

他们写道:“纳米金刚石粉末是通过将悬浮液中的DMSO(二甲基亚砜)与纳米金刚石蒸发而获得的。”然后将66.835克液态树脂与0.069克粉末混合。首先,进行磁力搅拌1小时,然后,进行45分钟的超声处理。超声波仪以脉冲模式工作,功率设置为10%。”

该团队使用了一系列的OCT测量来评估3D打印板的材料性能,并从三块装有金刚石纳米颗粒的板中进行了一次B扫描,而无一板的情况则作为参考。图像显示,由于存在纳米颗粒,并且“没有聚集趋势”,因此制备的材料实际上是均匀的。

“在这项研究中,我们证明了纳米粒子的存在钻石会影响混合物的光学特性。”研究人员总结说。“这提供了前提,即其他纳米粒子可以改变光学性能,尤其是吸收特性。因此,这可能为低成本、快速、简便的光学滤光器原型制作方法带来新的机遇。

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