Fumed Silica For 3d Printing Resins

تُقدِّم السيليكا المدخنة ال親ماء بنسبة 1–5% وزنًا تحكمًا ثيكسوتروبيًا في ريولوجيا راتنجات البلمرة الضوئية في الحوض، مما يمنع ترسُّب المواد الحاملة ويُحسِّن الدقة الأبعادية.

• 1–5%: نسبة التحميل النموذجية في راتنجات SLA/DLP
• 200 م²/غ: مساحة السطح BET (SEMISIL-150)
• ≤50 نانومتر: حجم الجسيمات الأولية
• +40%: تحسُّن مقاومة الترسيب مقارنةً بالراتنج غير المُعالَج

تُشكِّل السيليكا المدخنة شبكة سيلانول مترابطة هيدروجينيًا داخل راتنجات الفوتوبوليمر السائلة، مما يُنتج سلوكًا انسيابيًا تحت القص (ثيكسوتروبيًا) ضروريًا لبلمرة الحوض. في حالة السكون، تُحافظ شبكة السيليكا على اللزوجة عند 2,000–8,000 mPa·s، مما يمنع تصريف الراتنج بين الطبقات. تحت القص الناتج عن شفرة إعادة التغطية أو دورة التقشير، تنخفض اللزوجة إلى 200–600 mPa·s، مما يُتيح إعادة تغطية سلسة.

ترسُّب الأصباغ والمواد الحاملة السيراميكية هو وضع الفشل الأساسي في راتنجات SLA/DLP المملوءة. بدون تعديل الريولوجيا، تترسَّب جسيمات TiO₂ (كثافة 4.23 غ/سم³) أو الألومينا خلال ساعات. تُعالج السيليكا المدخنة بنسبة 2–4% وزنًا إجهاد خضوع قدره 5–15 باسكال في الراتنج، يتجاوز الإجهاد الجاذبي على الجسيمات المعلَّقة.

تعتمد دقة الطباعة في SLA/DLP على التحكم في تدفق الراتنج بين التعريضات. توفر السيليكا المدخنة مزدوج الثيكسوتروبيا:

• دقة XY — 50 ميكرومتر قابلة للتحقيق عند ≤3% في الصياغات الشفافة
• خشونة السطح — Ra تنخفض من ~14 ميكرومتر إلى ~7 ميكرومتر على المعالم الرأسية
• انتظام الطبقة — معامل التباين في سُمك الطبقة ينخفض بنسبة 30–50%

يتطلب تحقيق الفائدة الثيكسوتروبية الكاملة تكسير تكتلات السيليكا المدخنة إلى مستوى مجاميع 100–300 نانومتر. الخلط بقص عالٍ بسرعة طرف 15–25 م/ثانية لمدة 10–20 دقيقة هو المعيار.

• سرعة الطرف — 15–25 م/ثانية مثالية؛ دون 10 م/ثانية يُبقي تكتلات كبيرة تبعثر ضوء UV
• وقت الخلط — 10–20 دقيقة لأنظمة المونومر؛ الإفراط في التشتيت يُضعف قوة الشبكة
• حد درجة الحرارة — أبقِ دون 40 درجة مئوية لمنع تنشيط بادئ التحليل الضوئي

للمعظم: SEMISIL-150 بنسبة 2–3% يُوفِّر التوازن الأمثل بين قوة الثيكسوتروبيا وشفافية UV وسهولة التشتيت.

كم يجب إضافة من السيليكا المدخنة إلى راتنج SLA؟ تؤدي معظم راتنجات SLA/DLP بشكل جيد مع 1.5–4% وزنًا من السيليكا المدخنة الأليفة للماء، حسب درجة BET. درجة 200 م²/غ مثل SEMISIL-150 تتطلب عادةً 2–3% للوصول إلى مؤشر ثيكسوتروبيا 4–5.

هل تؤثر السيليكا المدخنة على عمق المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في طباعة DLP؟ لا تمتص السيليكا المدخنة الأشعة فوق البنفسجية عند 385–405 نانومتر. عند التحميلات دون 4%، يكون انخفاض عمق المعالجة طفيفًا. التحميلات العالية (>6%) يمكن أن تبعثر الضوء وتُقلِّل دقة XY.

ما أفضل طريقة تشتيت للسيليكا المدخنة في راتنج الفوتوبوليمر؟ الخلط بقص عالٍ بسرعة طرف 15–25 م/ثانية لمدة 10–20 دقيقة. ابدأ بتبليل السيليكا في المونومر بنسبة 2:1 قبل إضافتها للدُّفعة الكاملة. أبقِ درجة الحرارة دون 40 درجة مئوية.

هل السيليكا المدخنة توقف ترسيب المواد الحاملة السيراميكية في راتنجات SLA؟ نعم — السيليكا المدخنة بنسبة 2–4% تُنشئ إجهاد خضوع 5–15 باسكال، يتجاوز قوة الترسيب الجاذبي على الجسيمات السيراميكية حتى 40% حجمًا.

ما الفرق بين السيليكا المدخنة الأليفة والكارهة للماء للطباعة ثلاثية الأبعاد؟ تعمل الأليفة للماء (غير المعالجة) بشكل أفضل في مونومرات الأكريلات القطبية الشائعة في راتنجات SLA/DLP. الدرجات الكارهة للماء مُعالَجة بالسيلانات أو السيلوكسانات وتناسب الأنظمة منخفضة القطبية مثل فوتوبوليمرات السيليكون أو الإيبوكسي.