一種可控性好的3D列印超材料及其製備方法與流程

2023-05-16 02:23:01

本發明涉及超材料領域，尤其涉及一種可控性好的3d列印超材料及其製備方法。

背景技術：

超材料是對電磁波起調製作用的一種新型人工材料，基本原理是人為設計材料的微結構，讓這樣的微結構具有特定的電磁特性，從而由海量數目的微結構組成的材料宏觀上可具有人們所需要的電磁功能。與傳統材料技術根據自然界中已有材料的天然性質來開發電磁利用途徑的傳統材料技術不同，超材料技術是根據需要來人為設計材料的性質並製造材料。超材料一般是由一定數量的人造微結構且具有特定圖案和材質的微結構會對經過其身的特定頻段的電磁波產生調製作用。

現有的超材料，例如，中國專利cn201110179700.8公開了一種超材料及其製備方法，採用超材料包括基體材料和隨機分散在所述基體材料中的多個超材料單元，所述超材料單元包括介質基板和固定在介質基板上的單個或多個人造微結構。該專利公開的超材料由於採用隨機分散，可控性差，在實際應用中存在缺憾。

技術實現要素：

本發明為了克服現有技術可控性差而研發，提出一種可控性好的3d列印超材料及其製備方法，使其應用具有實際意義。

首先，本發明提供一種可控性好的3d列印超材料，具體技術方案如下：一種可控性好的3d列印超材料，由含有石墨烯、納米銀、納米氧化銪的紫外光固化複合樹脂在紫外光固化而來，該紫外光固化複合樹脂的組成包括：石墨烯0.5-5％、納米銀3-15％、納米氧化銪0.5-5％、碳納米管0.5-3％、脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂2-20％、活性單體44-60％、紫外光引發劑1-8％。

優選地，所述活性單體選自1，6-己二醇二丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化雙酚a二丙烯酸酯中的一種或多種。

優選地，所述紫外光引發劑選自苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(uv819)、2-苄基-2二甲氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮-1(uv369)、2,4,6-三甲基苯甲醯基-乙氧基-苯基氧化膦(tpo)中的一種或多種。

其次，本發明提供上述超材料的製備方法，具體包括以下步驟：

採用dlp/sla3d列印技術，通過紫外光對紫外光固化複合樹脂進行定位固化，形成具有超材料的功能層，該功能層包括介質層及位於介質層上的導電幾何結構，該導電幾何結構折射率大於不具有超材料結構的該材料所產生的導電幾何折射率。

優選地，該方法通過紫外光投影高解析度圖案對外光固化複合樹脂進行定位曝光固化。

優選地，所述導電幾何結構為三維空心六邊形，最小單元邊長為20nm。

優選地，所述導電幾何結構為三維空心回字型，最小單元邊長20nm。

採用本發明公開的超材料組成及其製備方法，可以獲得可控性好的3d列印超材料，同時，由於採用紫外光固化複合樹脂，其結合dlp/sla3d列印技術，能夠獲得優良的性能，具有較高的實用意義。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對發明進行詳細說明。

實施例1

採用dlp/sla3d列印技術，對含石墨烯、納米銀、納米氧化銪、碳納米管的紫外光固化複合樹脂進行定位固化，成型後的導電幾何結構為三維空心回字型，最小單元邊長20nm，具有超材料功能層包括介質層以及位於介質層上的導電幾何結構，得到3d列印超材料。此3d列印超材料在較寬的頻段內具有較高的折射率(折射率大於不具有超材料結構的該材料所產生的導電幾何折射率)，具有較好的寬頻和低色散的特性。

複合紫外光固化複合樹脂組成為：

石墨烯2％，納米銀14％、納米氧化銪3％、碳納米管3％、脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂617020％，活性單體：1，6-己二醇二丙烯酸酯50％，紫外光引發劑：苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦8％。

將以上組成混合攪拌均勻，得到一種3d列印超材料用紫外光固化複合樹脂。

實施例2

採用dlp/sla3d列印技術，對含石墨烯、納米銀、納米氧化銪、碳納米管的紫外光固化複合樹脂進行定位固化，成型後的導電幾何結構為三維空心回字型，最小單元邊長20nm，具有超材料功能層包括介質層以及位於介質層上的導電幾何結構，得到3d列印超材料。此3d列印超材料在較寬的頻段內具有較高的折射率(折射率大於不具有超材料結構的該材料所產生的導電幾何折射率)，具有較好的寬頻和低色散的特性。

複合紫外光固化複合樹脂組成為：

石墨烯5％，納米銀15％、納米氧化銪5％、碳納米管3％、脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂617020％，活性單體：苯氧基二乙二醇丙烯酸酯44％，紫外光引發劑：2-苄基-2二甲氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮-18％。

將上述組成混合攪拌均勻，得到一種3d列印超材料用紫外光固化複合樹脂。

實施例3

採用dlp/sla3d列印技術，對含碳納米管、石墨烯、納米銀、納米氧化銪的紫外光固化複合樹脂進行定位固化，成型後的導電幾何結構為三維空心六邊型，最小單元邊長20nm，具有超材料功能層包括介質層以及位於介質層上的導電幾何結構，得到3d列印超材料。此3d列印超材料在較寬的頻段內具有較高的折射率(折射率大於不具有超材料結構的該材料所產生的導電幾何折射率)，具有較好的寬頻和低色散的特性。

複合紫外光固化複合樹脂比例：

石墨烯3％、納米銀10％、納米氧化銪3％、碳納米管2％、脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂617015％，活性單體：1，6-己二醇二丙烯酸酯30％、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯30％，紫外光引發劑：2,4,6-三甲基苯甲醯基-乙氧基-苯基氧化膦2％、2-苄基-2二甲氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮-15％。

將上述組成混合攪拌均勻，得到一種3d列印超材料用紫外光固化複合樹脂。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。