[发明专利]一种Nafion空心管结构的直写打印方法

说明书

本发明公开了一种Nafion空心管结构的直写打印方法，将离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺混合并进行搅拌处理，然后经抽真空处理得到浓度45％的Nafion基体3D打印墨水；将泊洛沙姆粉末与去离子水混合，搅拌后得到无色透明凝胶状的牺牲层打印墨水；设置打印工艺参数，利用制备的Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水进行直写打印，得到空心结构；将得到的空心结构置于真空中进行加热固化处理，然后将固化后的结构置于的水中去除牺牲层，得到Nafion空心管结构。本发明将3D打印技术与Nafion的铸膜结合起来，能够实现个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种Nafion空心管结构的直写打印方法。

背景技术

管状Nafion结构可用于检测烟草中的芳香烃、烷烃等，也可用于制造管状离子型压力、扭转、应力传感器。但是，现有的空心管铸膜或者热压工艺制备Nafion空心管工艺需要制造模具，不利于实现空心Nafion管结构参数多样化制造，因此不利于该材料的推广及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种Nafion空心管结构的直写打印方法，将3D打印技术与Nafion的铸膜结合起来，解决基于个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造难题，在此基础上实现空心管IPMC驱动器或者传感器的制造，亦可以实现阵列式空心管结构的制造。

本发明采用以下技术方案：

一种Nafion空心管结构的直写打印方法，包括以下步骤：

S1、将离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺混合并进行搅拌处理，然后经抽真空处理得到浓度45％的Nafion基体3D打印墨水；

S2、将泊洛沙姆粉末与去离子水混合，搅拌后得到无色透明凝胶状的牺牲层打印墨水；

S3、利用步骤S1制备的Nafion基体3D打印墨水和步骤S2制备的牺牲层打印墨水进行直写打印，得到空心结构；

S4、将步骤S3得到的空心结构置于真空中进行加热固化处理，然后去除固化后结构的牺牲层，得到Nafion空心管结构。

具体的，步骤S1中，离子聚合物溶液Nafion的质量百分数为5％～25％，离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺的质量比为1：(1～3)。

具体的，步骤S1中，磁力搅拌的温度为60～70℃，转速为800～1000rpm/min，搅拌时间为7～8小时。

具体的，步骤S2中，泊洛沙姆粉末与去离子水的质量比为1：(2.5～3)。

具体的，步骤S2中，搅拌速度为1500～2000rpm/min，搅拌时间为20～30min。

具体的，步骤S3具体为：

S301、分别调节Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水的挤出气压，调节打印喷头与成形板的位置，进行参数预调，使打印墨水的线条出丝均匀；

S302、运行G代码，同时挤出Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水；

S303、调节成型舱/板温度，使打印的空心管结构固化成型。

进一步的，步骤S301中，打印机的扫描速度为9.5～20mm/s，Nafion基体3D打印墨水的挤出气压P_nafion为0.3～0.6MPa，牺牲层打印墨水的匹配气压为(0.3～0.5)P_nafion，打印喷头距离成型舱/板的高度为0.75～1.75mm。

进一步的，步骤S303中，成型舱/板的温度为40～60℃。