基于光热转换的激光选区固化增强3D打印聚二甲基硅氧烷结构层间结合力

《Journal of Materials Science & Technology》：Laser-selective curing for enhancement of interlayer bonding of 3D-printing polydimethylsiloxane-based structures

本文创新性地提出了一种基于光热转换的聚二甲基硅氧烷（PDMS）激光选区固化制造方法。通过引入聚酰亚胺（PI）薄膜作为中间导热介质，实现高透明PDMS的局部激光加热固化。该策略在通过激光选区固化提供结构支撑的同时，保留大量未固化区域以实现相邻PDMS层间的共价交联，使界面结合强度提升至少2.36倍，成功制备出具有1000次稳定循环的柔性应变传感器和耐受1000 μL/min流速的微流控芯片。

　　

亮点

本研究创新性地提出了一种基于光热转换的聚二甲基硅氧烷（PDMS）选择性激光固化制造方法。通过引入聚酰亚胺（PI）薄膜作为热响应基底，系统研究了激光选区固化的关键参数。结果表明，与传统全固化逐层打印方法相比，该策略制备的样品在T型剥离试验中呈现内聚破坏，拉拔测试显示界面结合强度最低提升2.36倍，20倍光学显微镜下未观察到界面分层现象。

材料

聚二甲基硅氧烷（PDMS，Sylgard 184）购自美国陶氏化学有限公司。液态金属合金购自东莞鼎观金属科技有限公司。聚乙烯醇（PVA，线材带卷轴）由深圳拓竹实验室科技有限公司提供。厚度约0.2毫米的聚酰亚胺薄膜购自广州市北龙电子有限公司。厚度约1毫米的载玻片购自腾晶玻璃有限公司。

PDMS基激光选区固化的光热转换

液态PDMS的高光学透明度使得激光辐照可直接穿透材料，其热效应远不足以诱导固化。因此，PDMS的激光诱导选择性固化需要采用辅助光热转换策略来实现局部能量沉积。本工作中，我们采用加热基底辅助PDMS激光诱导固化过程中的光热转换。基底选择...

结论

总之，本研究提出了一种激光选区固化策略，在为功能层提供结构支撑的同时最大化未固化区域，从而显著增强PDMS基3D打印器件的层间结合强度。针对PDMS过度透明阻碍激光固化光热转换效率的挑战，采用PI薄膜作为导热中间介质，实现了有效的激光诱导PDMS...