机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (9): 372-382.doi: 10.3901/JME.260429
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侯宏瑞, 宋道森, 张广明, 李印, 郭辰旭, 付志国, 周伟, 王萌杰, 段培开, 兰红波
HOU Hongrui, SONG Daosen, ZHANG Guangming, LI Yin, GUO Chenxu, FU Zhiguo, ZHOU Wei, WANG Mengjie, DUAN Peikai, LAN Hongbo
摘要: 3D打印水溶性牺牲模具因具有易去除、成本低、可成型复杂结构以及可保护细微特征等特点,广泛应用于生物支架、微流道等精细表面特征与复杂内部结构的制造。然而,现有墨水直写或熔融沉积成形等3D打印技术在水溶性牺牲模具制造方面存在着精度低(>100 μm)、形貌可控性差等难题。提出了一种电场驱动热熔融微3D打印高精度水溶性牺牲模具的制造方法。首先,研究了增塑剂聚氧化乙烯(Polyethylene oxide,PEO)分子量以及聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)/聚氧化乙烯混合比例对可打印性的影响;然后,探究了打印参数对线宽和形貌的影响规律,实现了最小线宽30 μm间距30 μm的线栅打印。最后,基于高分辨水溶性牺牲模具设计并制造了聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)/Ecoflex双表面微结构摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG),其结构为30 μm时,可产生86 V开路电压,与90 μm微槽结构相比为其1.32倍,功率密度峰值为156.8 mW/m2,具有优秀的输出性能。因此,该方法为实现高分辨水溶性牺牲模具的加工与微结构的加工提供了新的思路。
中图分类号: