Разработка «чернил» для реализации экструзионных методов 3D-печати вязкими материаламистатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 24 июля 2024 г.
Аннотация:3D-печать является универсальным подходом к получению изделий заданной геометрии. Особый интерес представляют экструзионные методы 3D-печать «чернилами» на основе вязких материалов. Использование таких «чернил» позволяет реализовать процесс печати при низких температурах, варьировать их состав и получать изделия с заданной высокопористой структурой. Напечатанные с использованием вязких материалов изделия перспективны для медицины, фармацевтики и химической промышленности. В данной работе представлены этапы получения «чернил» на основе биополимера альгината натрия, проведены их комплексные реологические исследования и реализованы два метода 3D-печати вязкими материалами: прямая гелевая печать и печать с использованием гетерофазной системы. Разработаны два состава «чернил»: на основе чистого альгината натрия и на основе частично сшитого. Вязкость «чернил» на основе альгината натрия лежит в диапазоне от 0,8 до 118,6 Па·с для концентраций полимера 2-9 масс.%. Наиболее выраженными тиксотропными свойствами обладают материалы с концентрацией альгината натрия 2 масс.%. Показано, что чернила на основе альгината натрия могут быть использованы для реализации 3D-печати с использованием гетерофазной системы. В данном случае система выступает в качестве поддерживающего объема, препятствующего растеканию напечатанного изделия и позволяющего формировать 3х мерную структуру. Вязкость «чернил» на основе частично сшитого альгината натрия (2 масс.%) при концентрация хлорида кальция от 0,05 до 0,3 масс.% лежит в диапазоне от 1,8 до 1032,4 Па·с. Добавление сшивающего агента позволяет увеличить вязкость «чернил» и реализовать прямую гелевую 3D-печать без использования гетерофазной системы. Все полученные «чернила» характеризуются псевдопластичным типом течения – уменьшением вязкости с увеличением скорости сдвига.