光活化和熱活化反應(yīng)在聚合物聚合或熔融沉積的增材制造 (AM)-3D打印工藝中占主導(dǎo)地位。據(jù)報(bào)道，加拿大康考迪亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種與目前工藝不同的全新增材制造工藝，該工藝稱(chēng)為" 直接聲音打印 " ( DSP ) 。

▲該研究論文題為 "Direct sound printing"，已發(fā)表在 Nature Communications 上。

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研究團(tuán)隊(duì)在發(fā)表的論文中談到，超聲激活的聲化學(xué)反應(yīng)提供了一種獨(dú)特的方式在具有極高溫度和壓力以及高加熱和冷卻速率的空化氣泡中產(chǎn)生熱點(diǎn)，這是當(dāng)前增材制造技術(shù)做不到的。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)聲音打印 (DSP) 技術(shù)與熱固性聚二甲基硅氧烷樹(shù)脂材料，打印了0-不同孔隙率和280 μm 特征尺寸的復(fù)雜幾何形狀。該團(tuán)隊(duì)指出這是目前無(wú)法通過(guò)其他方法直接打印的。

研究團(tuán)隊(duì)在論文中介紹了 DSP 的聲化學(xué)發(fā)光、高速成像和過(guò)程表征實(shí)驗(yàn)以及遠(yuǎn)程打印等潛在應(yīng)用，并指出該方法使用超聲波作為能源，成為現(xiàn)有增材制造的一種替代路線。

論文中談到，在該技術(shù)的當(dāng)前版本中，換能器用于通過(guò)腔室的側(cè)面將聚焦的超聲波脈沖發(fā)送到包含在其中的液態(tài)聚二甲基硅氧烷 ( PDMS ) 樹(shù)脂中。這樣做會(huì)產(chǎn)生超聲波場(chǎng)，這會(huì)導(dǎo)致快速振蕩的微小氣泡在樹(shù)脂的特定點(diǎn)暫時(shí)形成。

當(dāng)這些氣泡振蕩時(shí)，它們內(nèi)部的溫度會(huì)上升到大約 15000 開(kāi)氏度（14727 F 或 26540 F），并且它們內(nèi)部的壓力會(huì)攀升到超過(guò) 1000 巴（14504psi）。盡管溫度和壓力的突然升高僅持續(xù)皮秒（萬(wàn)億分之一秒），也會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂在氣泡的確切位置固化。

因此，通過(guò)沿預(yù)定路徑逐步移動(dòng)傳感器，可以構(gòu)建一個(gè)復(fù)雜的三維物體，一次只有一個(gè)微小的像素。除了能夠生產(chǎn)非常小的、詳細(xì)的物品外，DSP 還允許在具有不透明表面的其他結(jié)構(gòu)內(nèi)非侵入性地打印結(jié)構(gòu)。

例如，利用這項(xiàng)技術(shù)，飛機(jī)機(jī)械師可以在不打開(kāi)飛機(jī)機(jī)身的情況下，在內(nèi)部零件上進(jìn)行 3D 打印維修。甚至可以在患者體內(nèi) 3D 打印植入物，而無(wú)需進(jìn)行手術(shù)。