วัสดุที่พอลิเมอร์เมื่อสัมผัสกับแสงสามารถใช้ในการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ (การพิมพ์ 3 มิติ) ซึ่งเป็นเทคนิคที่กำลังมาแรงในการสร้างโครงสร้างเพื่อใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การสร้างต้นแบบที่รวดเร็วและวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่มีต้นทุนต่ำ ปัญหาคือเป็นการยากที่จะวัดว่าคุณสมบัติทางกลและทางรีโอโลยีของวัสดุเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในระหว่างการทำโพลิเมอไรเซชัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาที่สั้นมาก
และความยาวที่เกิด การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อคุณสมบัติของโครงสร้างที่พิมพ์เสร็จแล้ว ทีมนักวิจัยจาก National Institute of Standards and Technology (NIST) ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเทคนิคไมโครสโคปแบบอะตอมมิกฟอร์ซแบบใหม่ที่ขนานนามว่า”เราสามารถสัมผัสถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุในท้องถิ่นได้อย่างรวดเร็วในระดับความยาว 10 นาโนเมตรในช่วงเวลาที่น้อยกว่า 100 ไมโครวินาที ซึ่งก่อนหน้านี้เป็นไปไม่ได้ที่จะศึกษาในแหล่งกำเนิด” ผู้เขียนนำการศึกษานี้Callie Fiedler-Higginsจาก Applied Chemicals และ ฝ่ายวัสดุ สวทช. “เทคนิคของเราช่วยให้เราสามารถตรวจสอบกระบวนการพื้นฐานที่ต้องใช้ความละเอียดเชิงพื้นที่เพื่อสอบสวนได้อย่างแม่นยำ”
ความหลากหลายทางจุลภาคในการสร้างโครงสร้างโดยใช้การผลิตแบบเพิ่มเนื้อ (Additive Manufacturing) (AM) จะมีการสร้าง “ชิ้น” 2 มิติของโครงสร้าง 3 มิติที่ต้องการขั้นสุดท้ายตามลำดับโดยใช้ซอฟต์แวร์ ในระหว่างการประดิษฐ์ กระบวนการที่เป็นชั้นจะแนะนำความแตกต่างของแอนไอโซโทรปิกในระดับไมโครในคุณสมบัติทางเคมี ความร้อน และทางกลของวัสดุ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีอยู่ในกระบวนการพิมพ์และอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวอย่างร้ายแรงของวัสดุที่พิมพ์ได้ Fiedler-Higgins กล่าว
เทคนิคที่มักใช้ในการระบุลักษณะวัตถุ AM ที่พิมพ์ เช่น การทดสอบแรงดึงและแรงอัด นั้นไม่เหมาะ เนื่องจากพวกเขาคิดอย่างไม่ถูกต้องว่าโครงสร้าง 3 มิติมีคุณสมบัติที่สม่ำเสมอตลอด เธออธิบาย ยิ่งไปกว่านั้น เทคนิคต่างๆ เช่น รีโอเมทรีแบบสั่นทำงานในช่วงเวลาไม่กี่วินาที ในขณะที่โพลีเมอไรเซชันระหว่าง AM เกิดขึ้นในเวลาเพียงมิลลิวินาทีหรือน้อยกว่า
SCRPR ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่
ตามระยะเวลาและมาตราส่วนเวลาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเทคนิค SCRPR ใหม่สามารถเอาชนะปัญหาเหล่านี้ได้ เนื่องจากสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงทางรีโอโลยีระหว่างโฟโตโพลีเมอไรเซชันด้วยความละเอียดชั่วขณะเป็นมิลลิวินาทีและที่สเกลความยาวซับวอกเซล โดยที่ว็อกเซลเป็นหน่วยการพิมพ์ AM ที่เล็กที่สุด ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและเร็วกว่าเทคนิคการตรวจวัดจำนวนมากถึงหลายพันเท่า
“SCRPR เป็นเทคนิคแรกในประเภทนี้ที่จะรับรู้การเปลี่ยนแปลงในท้องถิ่นตามระยะเวลาและระยะเวลาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ” Fiedler-Higgins กล่าวกับPhysics World “เทคนิคอื่น ๆ จะต้องเสียสละความละเอียดเชิงพื้นที่หรือทางเวลาเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับรู้”การพิมพ์ 3 มิติเป็นไมโคร
กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณูเป็นเทคนิคความละเอียดสูงพิเศษที่ใช้เป็นประจำ ซึ่งสามารถถ่ายภาพวัตถุขนาดเล็กมาก แม้กระทั่งอะตอมเดี่ยว ทำงานโดยการตรวจจับภูมิประเทศของตัวอย่างขณะที่สแกนผ่านหัววัดปลายแหลม (คานยื่น) ซึ่งสัมผัสกับพื้นผิวของตัวอย่างFiedler-Higgins และเพื่อนร่วมงานได้ดัดแปลง AFM เชิงพาณิชย์เพื่อให้พวกเขาสามารถใช้เลเซอร์ (UV) ที่น่าตื่นเต้นเพื่อเริ่มต้น photopolymerization ที่หรือใกล้กับการสัมผัสระหว่างส่วนปลายและตัวอย่าง เลเซอร์ในตัวนี้ยังช่วยให้ซิงโครไนซ์ได้อย่างแม่นยำเมื่อเริ่มโพลิเมอไรเซชันและเมื่อการอ่าน AFM เริ่มต้นขึ้น พวกเขารวม AFM กับ stereolithography ซึ่งเป็นการใช้แสงเพื่อสร้างลวดลายของวัสดุที่ทำปฏิกิริยาด้วยแสง
นักวิจัยวัดค่าสองค่า ได้แก่ ความถี่เรโซแนนซ์
(ความถี่ของแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนสูงสุด) และปัจจัยด้านคุณภาพ (ตัวบ่งชี้การกระจายพลังงาน) ของโพรบ AFM ที่ตำแหน่งเดียวในอวกาศในช่วงเวลาที่กำหนด พวกเขาติดตามการเปลี่ยนแปลงของค่าเหล่านี้ตลอดกระบวนการโพลิเมอไรเซชัน จากนั้นจึงวิเคราะห์ข้อมูลนี้ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อกำหนดคุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความแข็งและการหน่วง
พวกเขาทดสอบเทคนิคของพวกเขาเป็นครั้งแรกกับพอลิเมอร์การรักษาตามลำดับ (SCP) ซึ่งเปลี่ยนจากการเป็นยางไปเป็นแก้วเมื่อฉายรังสีด้วยแสง 405 นาโนเมตร วัสดุนี้ถูกใช้เป็นเครื่องพิสูจน์แนวคิด เนื่องจากไม่ผ่านการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็ง แต่คุณสมบัติทางรีโอโลยีของวัสดุยังคงเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว จากนั้นพวกเขาวัดการตอบสนองของโฟโตพอลิเมอไรเซชันสำหรับ SCP โดยใช้พลังงานแสงเลเซอร์ที่แตกต่างกันสี่แบบในช่วงเวลาที่ต่างกัน เวลาตอบสนองของเท้าแขนจะเร็วกว่า 50 ไมโครวินาทีระหว่างการวัดทั้งหมด
จากนั้น ทีมงานได้ทดสอบเทคนิคนี้กับเรซิน SLA เชิงพาณิชย์ และพบว่าสามารถจำแนกลักษณะโฟโตรีโอโลยีของการแข็งตัวของของเหลวเป็นของแข็งของพอลิเมอร์นี้ได้ ซึ่งใช้เวลาเพียง 12 มิลลิวินาที
สู่ความร่วมมือทางการค้าJason Killgore หัวหน้าโครงการและผู้เขียนร่วม ของ Applied Chemicals and Materials กล่าวว่า “เราหวังว่าเทคนิคของเราจะช่วยให้ผู้ผลิตเรซินพัฒนาเรซินโพลีเมอไรซิ่งประเภทใหม่ได้อย่างรวดเร็ว และช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติออกแบบรูปแบบการพิมพ์ที่ปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของชิ้นส่วน” ที่ NIST “หลังจากนำเสนองานวิจัยของเราในการประชุมที่เน้นทั้งด้านเทคนิคและอุตสาหกรรม เราก็ได้ตระหนักถึงประโยชน์ของ SCRPR เพื่อศึกษาวัสดุที่เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์อย่างรวดเร็วหลากหลายประเภท ตั้งแต่วัสดุสำหรับทันตกรรมไปจนถึงวัสดุสำหรับการผลิตขนาดใหญ่”
นักวิจัยรายงานงานของพวกเขาในSmall Methods 10.1002/smtd.201800275ว่าตอนนี้พวกเขาต้องการพัฒนาระบบใหม่ที่พวกเขาสามารถควบคุมรูปแบบการรับแสงได้มากขึ้น และใช้แหล่งกำเนิดแสงที่เลียนแบบการพิมพ์ stereolithography ทั่วไปได้ดีขึ้น “ยังมีองค์ประกอบการสร้างแบบจำลองขนาดใหญ่ที่เราจำเป็นต้องแก้ไขเพื่อให้แน่ใจว่าเราสามารถวัดคุณสมบัติของวัสดุที่แม่นยำและแม่นยำ เช่น ความหนืดและโมดูลัสการจัดเก็บ ภายในวัสดุที่เปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก” Killgore กล่าวเสริม
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์
