پلیمرها و نانوکامپوزیت‌های هوشمند برای چاپ سه بعدی و چهار بعدی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

مواد هوشمند که به عنوان مواد هوشمند نیز شناخته می‌شوند و به محرک‌های خارجی از جمله گرما،رطوبت، استرس، pH و میدان‌های مغناطیسی پاسخ می‌دهند، کاربردهای گسترده‌ای در حسگرها، محرک‌ها، ربات‌های نرم، دستگاه‌های پزشکی و ماهیچه‌های مصنوعی پیدا نموده‌اند. استفاده از روش­‌های چاپ سه بعدی (سه بعدی) برای ساخت تجهیزات هوشمند امکان طراحی­‌های پیچیده و فرآیندهای تولید به خوبی کنترل شده را فراهم می­‌نماید. چاپ 4 بعدی به چاپ سه بعدی مواد هوشمند نسبت داده می­‌شود که می­‌توانند به طور قابل توجهی در طول زمان تغییر شکل دهند. در اینجا مواد هوشمند از جمله هیدروژل‌ها و نانوکامپوزیت‌های پلیمری مورد استفاده در چاپ 4 بعدی مورد بررسی قرار گرفتند و مکانیسم‌های اساسی مسئول عملکردها به تفصیل مورد بحث قرار گرفتند. در این گزارش، چاپ چهار بعدی سیستم‌های هوشمند و کاربردهای آن‌ها، حسگرها، محرک‌ها و تجهیزات زیست‌پزشکی مورد بررسی قرار گرفت تا درک عمیق‌تری از توسعه فعلی و چشم‌انداز آینده ارائه شود.

نتیجه‌­گیری

پرینت 4 بعدی مسیری را برای توسعه تجهیزات هوشمند در زمینه­‌های مختلف از جمله هوافضا، مهندسی، علوم پزشکی و زیست شناسی مهیا نمود. استفاده از فناوری چاپ سه­‌بعدی درکنار مواد هوشمند مانند نانوکامپوزیت‌های کاربردی و هیدروژل‌ها، ساخت تجهیزات هوشمند با معماری پیچیده با طرح‌های سفارشی‌شده را بر اساس تقاضا فراهم نمود. چندین روش AM مبتنی بر اکستروژن، مبتنی بر پلیمریزه شدن نوری و مبتنی بر پودر قابل اجرا در چاپ 4 بعدی در این مقاله بررسی شد. مواد عاملدار پاسخگو به محرک­‌های خارجی مختلف مانند رطوبت، pH محیط، میدان مغناطیسی، دما و نور از نظر فرآیند چاپ، طراحی و کاربردهای بالقوه مورد بحث قرار گرفتند.

اگرچه پرینت 4 بعدی از روش­‌های پیشرفته پرینت سه بعدی بهره می­‌برد، اما همچنان از چالش های متعددی رنج می­‌برد که هنوز هدف بسیاری از تحقیقات علمی است. محدودیت‌های روش‌های پرینت سه‌بعدی، محدوده محدود مواد قابل چاپ پاسخ‌دهنده به محرک‌ها و طراحی و مدل‌سازی کاربردی چهاربعدی را می‌توان به‌عنوان چالش‌های اصلی نام برد که نیازمند تحقیقات و توسعه‌های بیشتر است. با توجه به افزایش تقاضای سیستم‌های هوشمند در کاربردهای مختلف، این فناوری جدید هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و از برآوردن کلیه الزامات تجاری و صنعتی به دور است. خوشبختانه، گروه‌های تحقیقاتی متعددی بر روی این فناوری جنینی تمرکز نموده‌اند و پیشرفت امیدوارکننده‌ای حاصل شده است. پیشرفت روزافزون فناوری پرینت سه بعدی و توسعه مواد هوشمند جدید و روش­های مدل سازی پیچیده، بسیاری از چالش های فعلی را در همچین آینده-ای نه چندان دور حل خواهد نمود.

دانلود فایل: پلیمرها و نانوکامپوزیت¬های هوشمند برای چاپ سه بعدی و چهار بعدی

Reference

​Falahati M, Ahmadvand P, Safaee S, Chang YC, Lyu Z, Chen R, Li L, Lin Y. Smart polymers and nanocomposites for 3D and 4D printing. Materials today. 2020 Nov 1; 40:215-45.

DOI: 10.1016/j.mattod.2020.06.001.

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی