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3D Printed Microdroplet Curing: Unravelling the Physics of On-Spot Photopolymerization
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1021/acsapm.9b01181 Vishal Sankar Sivasankar 1 , Harnoor Singh Sachar 1 , Shayandev Sinha 2 , Daniel R. Hines 3 , Siddhartha Das 1
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1021/acsapm.9b01181 Vishal Sankar Sivasankar 1 , Harnoor Singh Sachar 1 , Shayandev Sinha 2 , Daniel R. Hines 3 , Siddhartha Das 1
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Droplet-based direct-write printing (one form of 3D printing) methods, like inkjet printing, aerosol jet printing (AJP), etc., have changed our ideas about bottom-up additive manufacturing. AJP is capable of 3D printing by depositing microdroplets that lead to certain benefits in 3D printing of microscale structures. Here, we study the in situ photopolymerization-based curing of a microdroplet. The droplet is simultaneously spreading and curing, which leads to the rise of two time scales, the spreading time scale (τs) and the photopolymerization time scale (τp). When τs ≪ τp, the spreading occurs very fast and is independent of polymerization. If the time scales are of the same order (τs ∼ τp), the spreading is significantly affected by the polymerization. For this case, a progressive increase in the viscosity of the drop during the spreading ensures a much slower spreading and also a much weaker extent of spreading (i.e., the spreading ceases at a much smaller spreading radius of the drop). This complex thermofluidics is eventually manifested as distinct differences in the time-dependent velocity, temperature, and curing (or equivalently, monomer concentration) profiles within the drop between the two cases.
中文翻译：
3D打印微滴固化：揭示现场光聚合的物理原理
基于液滴的直接书写打印（3D打印的一种形式）方法，例如喷墨打印，气溶胶喷射打印（AJP）等，已经改变了我们关于自下而上的增材制造的观念。AJP能够通过沉积微滴进行3D打印，从而在微尺度结构的3D打印中带来某些好处。在这里，我们研究了微滴的基于原位光聚合的固化。液滴同时扩展和固化，这导致两个时间尺度的上升，扩展时间标度（τ小号）和光聚合时间尺度（τ p）。当τ小号«τ p，扩展发生非常快速的，并且独立聚合。如果时间尺度是相同的顺序（τ小号〜τ p），则显著受聚合扩频。对于这种情况，在撒布过程中液滴粘度的逐渐增加确保了撒布速度慢得多，并且撒布程度也很弱（即，撒布在小得多的撒布半径处停止了）。最终，这种复杂的热流体表现为两种情况之间的液滴内随时间变化的速度，温度和固化（或等效地，单体浓度）曲线的明显差异。
更新日期：2020-01-29
中文翻译：
3D打印微滴固化：揭示现场光聚合的物理原理
基于液滴的直接书写打印（3D打印的一种形式）方法，例如喷墨打印，气溶胶喷射打印（AJP）等，已经改变了我们关于自下而上的增材制造的观念。AJP能够通过沉积微滴进行3D打印，从而在微尺度结构的3D打印中带来某些好处。在这里，我们研究了微滴的基于原位光聚合的固化。液滴同时扩展和固化，这导致两个时间尺度的上升，扩展时间标度（τ小号）和光聚合时间尺度（τ p）。当τ小号«τ p，扩展发生非常快速的，并且独立聚合。如果时间尺度是相同的顺序（τ小号〜τ p），则显著受聚合扩频。对于这种情况，在撒布过程中液滴粘度的逐渐增加确保了撒布速度慢得多，并且撒布程度也很弱（即，撒布在小得多的撒布半径处停止了）。最终，这种复杂的热流体表现为两种情况之间的液滴内随时间变化的速度，温度和固化（或等效地，单体浓度）曲线的明显差异。
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