提高直印液书写可打印性指标：高可扩展产率应力流体
软凝聚态物质
2025-01-23 v1
摘要
直印液书写利用产率应力流体的流变学复杂性来构建复杂几何形状，尤其是那些跨越内部结构大间隙的结构。然而，伸长性流变学属性鲜有被考虑在研究流变学-可打印性相关性的工作中。本文我们测试了这样一个假设：即伸长性属性与拉伸性相关，后者是可打印性的一个关键指标，标志着速度鲁棒性、打印分辨率和跨越间隙性能。我们使用水动疏松磷酸盐(HAp)粒子制备水泥性悬浮液，独立调节其产率应力和可扩展性这两个关键流变学属性，并进行测试打印。为提高可扩展性，我们加入了羟丙基甲基纤维素作为聚合物改性剂，但这种提高可能随产率应力的增加而减弱，这在材料设计中 presents a 挑战。我们调制粒子相互作用，以获得宽广的产率应力和可扩展性范围，从而进行严格的假设测试。这种方法创建了具有高可扩展性和高产率应力的墨水，这两个性质通常被认为是互斥的。我们评估了拉伸性与关键流变学属性之间的相关性，发现与伸长性失效应变(断裂应变)之间的最强正相关性，而不仅仅是产率应力。我们通过将对拉伸性的发现与先前关于可打印性的研究相结合，建立了一种双射关系-制造关系(一个对应一个，将剪切产率应力映射到可打印性，将伸长应变映射到拉伸性)。这种关系为设计能够自支撑、能够高速打印且允许跨越间隙的功能提供了综合框架。
引用
@article{arxiv.2501.12630,
title = {Stretching the Printability Metric in Direct-ink Writing with Highly Extensible Yield-Stress Fluids},
author = {Chaimongkol Saengow and Samya Sen and Joaquin Yus and Eliza E. Lovrich and Amanda G. Hoika and Kelly M. Chang and Arielle A. Pfeil and Nellie Haug and Amy J. Wagoner Johnson and Randy H. Ewoldt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12630},
year = {2025}
}