用于连续3D打印的仿生超低粘附光固化界面研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51803219
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0307.智能与仿生材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Additive manufacturing based on UV-curing is one of the most promising methods to construct delicate structures at high speeds. Current 3D printing techniques are based on layer-by-layer printing method, which faces several problems, such as, low construction precisions, low printing speeds as well as unstable mechanical properties, etc. The intrinsic problem of current 3D printing technique is the interfacial adhesion that originated from in-situ curing of the liquid resin on the solid surface. Taking inspiration from the peristome surface of the pitcher plant, we, in this work, will design and prepare lubricant infused slippery as the polymerization interface to solve the challenge that faced in general curing interface. Slippery interface transfers the solid-solid adhesion during UV curing to solid-liquid-solid adhesion, which solves the problem of adhesion intrinsically. This bioinspired ultra-low adhesive interface is versatile and can significantly increase the 3D printing speed, precision and sample's mechanical property. This ultra-low adhesive interface is effective for continuous 3D printing and provides insights into the physical mechanisms in reducing vertical solid-solid interfacial adhesion. This study will provide theoretical and technological foundation for the development of low-cost, high-speed and high-precision 3D printing, and will provide a new idea for the development of lubrication, anti-adhesion fields.
基于紫外光固化的增材制造技术是高速构建精密三维结构的最有前景的方法之一。目前的光固化立体成型技术是通过逐层打印进行构建,但存在打印时间长、精度低以及样品 的力学性能不均一等问题。本项目提出,影响3D打印速度与精度的本质是树脂在原位固化过程中的固-固界面粘附问题。受自然界中猪笼草口沿处超润滑性能的启发,本项目拟通过仿生设计制备具有超润滑光固化界面,通过引入润 滑层将光固化过程中的固-固界面粘附转化为固-液-固界面粘附,从根本上解决打印过程中的 粘附难题,提高打印速度、打印精度以及样品力学性能。本项研究将为低成本、高速度、高精度3D打印提供理论和技术基础,并为润滑、抗粘附等领域研究提供新的研究思路,具有重要的科学意义和应用前景。

结项摘要

本项目主要进行低粘附3D打印及其应用的研究,针对传统逐层叠加的光固化3D打印技术限制了打印速度、精度和材料性质这一难题,从3D打印所涉及的固-固界面及其粘附的角度出发,提出利用仿生超润滑液体光固化界面替代传统的固体界面,消除了3D打印过程中树脂在光固化界面的粘附对打印速度和精度的影响,实现了高速、高精度的连续3D打印;进而通过优化固-液粘附提出了单墨滴3D打印策略,显著提高了3D打印的精度和稳定性,实现一滴成型和目前最高树脂利用效率;并成功搭建了3D打印原型设备,构筑了一系列传统工艺难以制造的3D结构;提出了三维结构操纵液体输运、分离和挥发的概念,拓展了开放微流体研究的方法,实现了3D结构对结晶位置的调控及其在高效海水淡化领域的应用。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Continuous 3D printing from one single droplet
使用单个液滴进行连续 3D 打印
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-18518-1
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Yu Zhang;Zhichao Dong;Chuxin Li;Huifeng Du;Nicholas X. Fang;Lei Wu;Yanlin Song
  • 通讯作者:
    Yanlin Song
Highly efficient three-dimensional solar evaporator for high salinity desalination by localized crystallization
高效三维太阳能蒸发器,用于局部结晶高盐度海水淡化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Lei Wu;Zhichao Dong;Zheren Cai;Turga Ganapathy;Niocholas X. Fang;Chuxin Li;Cunlong Yu;Yu Zhang;Yanlin Song
  • 通讯作者:
    Yanlin Song
3D Printing a Biomimetic Bridge-Arch Solar Evaporator for Eliminating Salt Accumulation with Desalination and Agricultural Applications
3D 打印仿生桥拱太阳能蒸发器,用于消除海水淡化和农业应用中的盐积累
  • DOI:
    10.1002/adma.202102443
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Miaomiao Zou;Yu Zhang;Zheren Cai;Chuxin Li;Zhiyuan Sun;Cunlong Yu;Zhichao Dong;Lei Wu;Yanlin Song
  • 通讯作者:
    Yanlin Song
2020年3D打印热点回眸
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科技导报(北京)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴磊;张虞;邹苗苗;宋延林
  • 通讯作者:
    宋延林
Bioinspired Ultra-Low Adhesive Energy Interface for Continuous 3D Printing
用于连续 3D 打印的仿生超低粘合能量接口
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Research
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Lei Wu;Zhichao Dong;Huifeng Du;Chuxin Li;Nicholas X. Fang;Yanlin Song
  • 通讯作者:
    Yanlin Song

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其他文献

从“外邪”探析系统性红斑狼疮的中医药防治
  • DOI:
    10.1002/2015ja021472
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国现代医生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴磊;任瑞星;丁兴红
  • 通讯作者:
    丁兴红
芸薹属种子贮藏蛋白质组分的比较研究
  • DOI:
    10.1016/j.rhisph.2017.10.004
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国油料作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔芳;蒋金金;吴磊;葛才林;王幼平
  • 通讯作者:
    王幼平
踏面制动温升对重载铁路车轮磨耗的影响
  • DOI:
    10.1038/nm.3599
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈帅;吴磊;张合吉;温泽峰;王衡禹
  • 通讯作者:
    王衡禹
重载铁路轮轨摩擦改进剂作用效果仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩佩原;王聪;陈帅;吴磊;王衡禹
  • 通讯作者:
    王衡禹
创业环境维度视角下的农民工回乡创业选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国人口.资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴磊;郑风田;WU Lei ZHENG Feng-tian(School of Agricultural Econ
  • 通讯作者:
    WU Lei ZHENG Feng-tian(School of Agricultural Econ

其他文献

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吴磊的其他基金

单墨滴连续多材料3D打印方法研究
  • 批准号:
    52173051
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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