勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)團隊模擬了3D打印聚合物網(wǎng)絡的交聯(lián)，這是開發(fā)用于基于光的3D打印技術(shù)(包括雙光子光刻)的新功能樹脂的關鍵一步以及體積增材制造(VAM)。

該團隊使用分子動力學模擬在微觀水平上研究了來自同一反應性基團(丙烯酸酯)但包含不同非反應性組分的三個不同分子的動力學和拓撲。研究人員發(fā)現(xiàn)，使用TPL和VAM工藝制造的所得交聯(lián)聚合物的動力學和結(jié)構(gòu)差異是分子非反應性部分差異的結(jié)果。該研究發(fā)表在10月15日的《物理化學雜志》 B上，并在網(wǎng)上作為補充封面刊登。

研究人員說，從這項研究中獲得的見解為合理設計光致抗蝕劑打開了大門，并將有助于他們尋求設計能夠突破TPL和LLNL開發(fā)的VAM界限的新型定制光敏樹脂。這些技術(shù)通過將圖案化的光投射到液態(tài)樹脂中生成3D對象，使它們在幾秒鐘內(nèi)在所需的點硬化。這些工藝中使用的樹脂通常包含具有相同反應性官能團的不同分子，其配方依賴于反復試驗的方法，其結(jié)果被視為商業(yè)秘密。

John Karnes解釋說：“我們將分子動力學模擬和數(shù)學圖論結(jié)合起來，使我們能夠修改或擾動作為TPL和VAM等增材制造技術(shù)的基本組成部分的分子的化學和物理性質(zhì)，并觀察其對最終聚合物的影響。”該論文的主要作者。“由于我們可以在這些模擬中看到每個原子，因此我們開始發(fā)展直覺，以彌合微觀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和宏觀行為之間的鴻溝，例如了解分子內(nèi)環(huán)或環(huán)之間的關系以及液態(tài)樹脂膠凝到的點。形成實心印刷部分。”

LLNL材料科學家Juergen Biener表示，該團隊通過探索更長的長度和時間范圍，模擬印刷零件的機械測試以及對LLNL感興趣的其他類型的聚合進行建模，從而繼續(xù)進行這項工作。