연구의 첫 번째 단계는 고분자 수지의 구성 요소 역할을 할 단량체를 선택하는 데 집중했습니다. 이 단량체는 자외선 경화성이어야 하고, 경화 시간이 비교적 짧아야 하며, 고응력 환경에 적합한 바람직한 기계적 특성을 보여야 했습니다. 세 가지 후보 물질을 테스트한 결과, 연구팀은 최종적으로 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(이하 HEMA)를 선택했습니다.
단량체를 확정한 후, 연구진은 HEMA에 적합한 발포제와 함께 최적의 광개시제 농도를 찾는 데 착수했습니다. 대부분의 SLA 시스템에서 흔히 사용되는 표준 405nm UV 광선 아래에서 경화되는 두 가지 광개시제를 테스트했습니다. 최적의 결과를 얻기 위해 두 광개시제를 1:1 비율로 혼합하고 중량비 5%로 첨가했습니다. HEMA의 다공성 구조 팽창을 촉진하여 '발포'를 발생시키는 발포제는 찾는 데 다소 어려움이 있었습니다. 테스트한 많은 발포제는 불용성이거나 안정화하기 어려웠지만, 결국 폴리스티렌과 같은 고분자에 일반적으로 사용되는 비전통적인 발포제를 선택했습니다.
복합적인 재료 혼합물을 사용하여 최종 광중합 수지를 제조한 후, 연구팀은 비교적 간단한 CAD 디자인 몇 가지를 3D 프린팅하는 작업에 착수했습니다. 모델은 Anycubic Photon 3D 프린터로 1배 크기로 출력한 후 최대 10분 동안 200°C로 가열했습니다. 열로 인해 발포제가 분해되면서 수지의 발포 작용이 활성화되어 모델의 크기가 팽창했습니다. 팽창 전후의 치수를 비교한 결과, 연구진은 부피 팽창률이 최대 4000%(40배)에 달하는 것을 확인했으며, 이는 3D 프린팅된 모델이 Photon의 출력판 크기 제한을 뛰어넘는 수준입니다. 연구진은 팽창된 소재의 밀도가 매우 낮기 때문에 이 기술이 에어포일이나 부력 보조 장치와 같은 경량 응용 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 30일
