چاپ سه‌بعدی پلیمر هوشمند لایه‌ای بر پایه پلی‌لاکتیک‌اسید و پلی‌یورتان‌ترموپلاستیک: بررسی خواص حافظه‌شکلی و ترموویسکوالاستیک

پلیمرهای هوشمند به‌عنوان زیرمجموعه مواد هوشمند قادر هستند شکل اولیه خود را ذخیره و پس از تغییر شکل با اعمال محرک‌ها به حالت اولیه خود بازگردند. در این تحقیق از روش‌های چاپ ‌سه‌بعدی برای ساخت پلیمرهای هوشمند به‌صورت لایه‌ای استفاده شده است. در این روش با کنترل درصد هر ماده در نمونه و چینش لایه‌ها به‌راحتی می‌توان خواص حافظه‌شکلی را طراحی و کنترل نمود. از جمله مزایای این روش نسبت به روش‌های دیگر مانند مخلوط‌کردن، سادگی کنترل عوامل موثر بر خاصیت حافظه‌شکلی، ساخت قطعات پیچیده و خاصیت حافظه‌شکلی بهتر است. مواد مورد استفاده tpu با خاصیت الاستیکی و pla ترموپلاست نیمه‌کریستالی برای رسیدن به خواص حافظه‌شکلی بررسی شدند و جهت بررسی اثر لایه‌چینی، نمونه‌ها در دو حالت tpuup و plaup چاپ شدند. نتایج آزمون‌های حافظه‌شکلی نشان داد که با کنترل تعداد لایه‌ها و نحوه چینش، خواص حافظه‌شکلی به سادگی قابل کنترل و طراحی است. نتایج آزمون dmta نشان داد که دمای بازیابی در نمونه‌های لایه‌ای نسبت به روش‌های دیگر کمتر است و با تنظیم مقدار استفاده از دو ماده pla و tpu می‌توان دمای بازیابی را کنترل نمود. سرعت بازگشت در نمونه‌های لایه‌ای نسبت به تحقیقات گذشته بسیار بالا است که از مقادیر انرژی ذخیره‌شده در tpu و لایه‌ای‌بودن نشات می‌گیرد. نتایج آزمون حافظه‌شکلی نشان داد که tpu نقش اساسی در افزایش نسبت بازیابی و pla در افزایش نسبت تثبیت دارد. این امر به‌دلیل افزایش درصد کلیدهای شبکه که شامل سه عامل کریستاله‌شدن، دمای tg و کاهش تعداد پیوندهای عرضی است.

3D Printing of Shape-Memory Polymer based on Polylactic-Acid and Thermoplastic-Elastomer: Investigating of Shape-Memory and Thermo-Viscoelastic Properties

Smart polymers as a subset of smart materials have the ability to memorize their original form and return after reforming by inducing some stimulus. In this study, shapememory polymers were manufactured in layers by 3D printing methods. Using this method, by controlling the percentage of each material in the sample and layer design the shape memory properties are investigated. The advantages of this method compared to other methods such as blending are the control simplicity of the impacting factors on the shape memory property, construction of complex parts, and improved shape memory property. TPU with elastic property and semicrystalline PLA materials were used to achieve shape memory property and the samples printed out in TPUUP and PLA UP states to investigate the layer design effect. The results of shape memory tests showed that the number of layers, their arrangement, and shape memory properties can be easily controlled and designed. The results of DMTA test indicated that the recovery temperature in layered samples is lower than the other methods and the percentage of PLA and TPU can be controlled the recovery temperature. The recovery speed of layered samples in this study is very higher than previous studies, due to the amount of saved energy in TPU and the multilayered construction. Shape memory tests depicted that TPU increases the recovery ratio and the PLA increases the fixity ratio. The reason lay in the increase of the switching point percentage including crystallization, Tg, and reduction of crosslinks which play the role of network cross.