Novel Three-Dimensional-Printing Strategy Based on Dynamic Urea Bonds for Isotropy and Mechanical Robustness of Large-Scale Printed Products

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作者
Jun Wang,Shikai Hu,Bin Yang,Guangzhi Jin,Xinxin Zhou,Xiang Lin,Runguo Wang,Yonglai Lu,Liqun Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (1): 1994-2005 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsami.1c20659
摘要

Additive manufacturing via fused deposition modeling (FDM) has become one of the most widely used technologies owing to its ease of operation and effective cost. However, the disappointing interlayer adhesion produced by FDM often results in inferior mechanical properties, which has become a technical bottleneck for industrial production. Herein, we demonstrate a facile and efficient printing strategy to enhance interlayer adhesion by introducing a self-healing mechanism into the printing material, thereby concurrently enhancing the mechanical properties and isotropy of the printed products. This strategy relies on the self-healing property of three-dimensional-printing materials. This self-healing property is endowed by introducing dynamic urea bonds on the thermoplastic polyurethane (TPU) molecular chains, and then, such dynamic bonds can be activated through thermal heating. Accordingly, the synthesized TPU reveals an efficient self-healing property and excellent printability owing to the existence of dynamic reversible covalent bonds. Moreover, objects with complex structures can be split and printed and then assembled using this strategy, avoiding the need for supporting structures and realizing the rapid prototyping of large-sized objects. The printing strategy proposed paves a candidate way to overcome the current challenges in obtaining high-quality products via FDM.
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