[发明专利]一种微纳负泊松比结构及其双光子聚合制备方法

说明书

一种微纳负泊松比结构及其双光子聚合制备方法，该方法包括步骤S1：设计具有负泊松比结构的双光子聚合体结构模型，将模型离散分层；步骤S2：配制满足双光子聚合的光敏树脂；步骤S3：将光敏树脂和金属离子溶液充分混合并放入激光打印池内；步骤S4：设置激光加工参数；步骤S5：实施双光子聚合工艺，获得微纳负泊松比结构；步骤S6：溶掉未交联的树脂，随后去应力、除油、清洗、烘干；步骤S7：测试所得微纳负泊松比结构的性能。本发明是在光敏树脂满足双光子聚合的前提下，通过飞秒激光精确聚合设计好的负泊松比结构，然后通过溶入金属离子提高微纳负泊松比结构的性能，为形性可控微纳负泊松比结构的高质量高精度制备提供一种可行的思路。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，一种微纳负泊松比结构及其双光子聚合制备方法。

背景技术

负泊松比材料在弹性范围内受到单轴拉伸时会发生侧向膨胀，而受压缩时材料的横向反而发生收缩，负泊松比材料具有特殊的几何结构，如内凹型、手性型、旋转型等，这赋予了它优异的物理力学性能，例如超高的比强度和比模量、断裂韧性、压痕阻力，以及良好的能量吸收能力。近年来国内外很多学者针对负泊松比结构和材料开展了广泛的研究，但已有的相关研究主要集中在毫米级及以上等宏观尺寸的负泊松比材料，关于微纳级别负泊松比结构的制造与应用研究尚处于起步阶段。由于负泊松结构通常构型比较复杂且胞体连接界面处有活动性，这给微纳级别的精密制备带来了巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是为微纳负泊松比结构开发提供技术方案，提供一种形性可控微纳负泊松比结构的双光子聚合制备方法。本发明的技术方案是：利用三维软件设计出待加工的微纳负泊松比结构模型，将其转化为可用于加工的点云数据，然后通过相应的计算机可识别的指令，控制三维精密移动系统的移动；同时配制液态光敏树脂和增强金属离子混合溶液，采用飞秒激光实验装置对浸油的液态混合溶液进行逐点扫描→逐层扫描，利用数字振镜和一维压电平台配合，通过计算机控制三维精密移动系统的移动和光闸的关闭，通过CCD的实时监测系统观察实时的加工状态，实现微纳负泊松比结构的加工。本发明通过调整负泊松比3D结构和金属溶液类型，为形性可控微纳负泊松比结构的高质量高精度制备提供一种可行的思路。

一种微纳负泊松比结构的双光子聚合制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过软件设计具有负泊松比结构的双光子聚合体结构模型，并利用软件将模型离散分层；

步骤S2：配制满足双光子聚合的光敏树脂；

步骤S3：将光敏树脂和金属离子溶液充分混合并放入激光打印池内；

步骤S4：设置激光加工参数：脉冲宽度、平均脉冲能量、重复频率、中心波长、扫描速率和焦点直径；

步骤S5：实施双光子聚合工艺，获得微纳负泊松比结构；

步骤S6：溶掉未交联的树脂，随后去应力、除油、清洗、烘干；

步骤S7：测试所得微纳负泊松比结构的性能。

上述方案中，所述步骤S1中双光子聚合体结构模型为3D微纳负泊松比结构。

上述方案中，所述步骤S2中模型分层软件为Solidworks、Skeinforge或Ferry。

上述方案中，所述步骤S2中光敏树脂包括光引发剂、光敏剂、树脂单体、交联剂和稀释剂。

上述方案中，所述步骤S2中光敏树脂为：甲基丙烯酸甲酯Methyl Methacrylate、交联剂DPE-6A、光敏引发剂Benzil和光敏剂2-benzil-2-dimethlamino-4-morpholinobutyrophenon按照45:45:5:5的比例混合，