CN112078128A - 一种用于3d打印的放射性材料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于3D打印的放射性材料的制备方法及应用，所述用于3D打印的放射性材料的制备方法包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与3D打印材料混合。本发明的制备方法操作简单，成本较低，通过将放射性粉末和传统材料相结合的方法，制备的放射性材料完全适应于3D打印技术，其中还可根据实际需求调节材料中放射性物质的含量，突破了放射性材料无法作为3D打印材料的技术难题。使放射性产品的制备采用3D打印技术成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种用于3D打印的放射性材料的制备方法及应用。
背景技术
放射性材料主要是利用其自然衰变而产生的射线，在工业领域的应用有测量、检测、分析、示踪、辐照加工等；在医疗领域利用其射线可诊断、治疗某些疾病。而其自身为有害物质，多数情况下应密封，使其不能扩散到环境中危害公众的安全。传统的放射性材料多加工成密封型，密封在金属包壳中，或以电镀等形式附着在基体的表面。加工工艺多为容器、基体先单独制造，放射性物质再装入、密封或附着，工艺繁琐步骤多，难以形成复杂的曲面及复杂的立体形状，而3D打印技术则可以满足任意曲面、任意形状，实现定制、个性化生产，但是鉴于现有的技术，传统工艺制备的放射性材料无法适用于3D打印技术，如何制备出适用于3D打印的放射性材料，应用3D打印技术实现放射性材料的个性化定制是目前亟需解决的技术难题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于3D打印的放射性材料的制备方法及应用，以解决目前传统工艺制备的放射性材料无法适用于3D打印的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于3D打印的放射性材料的制备方法及应用，包括如下步骤：
将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与打印材料混合。
进一步的，所述放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末的粒径小于等于300微米。
进一步的，所述打印材料的质量百分比含量大于40％。
本发明的制备方法优选将放射性物质制成粒径≤300微米的放射性粉末，正常3D打印机的喷头直径为≤400微米，粉末越细打印的精度越高，因此放射性粉末的粒径越小越好。打印材料的质量百分比含量需要控制在40％以上，申请人通过大量实验发现，如果小于等于40％则无法保证3D打印的效果。
进一步的，所述放射性物质粉末的制备方法包括：直接将固体放射性材料破碎、研磨成粉末。
进一步的，所述载有放射性物质的粉末的制备方法包括：
步骤一、将含有放射性物质的溶液吸附在粉末状材料的内部或表面。
步骤二、除去溶液的水分，使放射性物质以固体形式存在于粉末材料的内部或表面，得到载有放射性物质的粉末。
进一步的，所述步骤二包括使放射性物质在粉末材料的内部或表面形成沉淀，再除去溶液的水分。可以使用常规的化学反应使得放射性物质在粉末材料的内部或表面形成沉淀。
除此之外，本发明还提供一种采用上述方法制备的放射性材料，所述放射性材料由上述任一项方法制得。
除此之外，本发明还提供一种放射性材料于FDM工艺中的应用，其中，制备所述放射性材料的方法包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与熔融沉积材料混合。此混合既可以事先完成，也可在打印时在喷头部位临时完成。
进一步的，制备所述放射性材料的方法还包括混合后进行加热、拉丝等，制成用于FDM工艺的3D打印材料。
除此之外，本发明还提供一种放射性材料于SLA工艺中的应用，其中，制备所述放射性材料的方法包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与光敏材料混合。此混合可以事先混合，或在打印时在喷头部位临时混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的用于3D打印的放射性材料的制备方法操作简单，成本较低，通过将放射性粉末和打印材料相结合的方法，制备的放射性材料完全适应于3D打印技术，其中还可根据实际需求调节材料中放射性物质的含量，突破了传统工艺制备的放射性材料无法作为3D打印材料的技术难题。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下实施例中所用的混合、加热、拉丝等方法均为常规技术。
实施例1
将固体放射性物质研磨制成粒径为300微米的放射性粉末；将熔融沉积材料和放射性粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为41％。
实施例2
将固体放射性物质研磨制成粒径为150微米的放射性粉末；将熔融沉积材料和放射性粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为99％。
实施例3
将固体放射性物质研磨制成粒径为100微米的放射性粉末；在打印时于打印喷头部位和熔融沉积材料经行混合、喷出、打印成型。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为60％。
实施例4
将固体放射性物质研磨制成粒径为80微米的放射性粉末；将光敏材料和放射性粉末混合制得用于3D打印的放射性材料。其中，光敏材料的质量百分比含量为80％。
实施例5
将放射性溶液吸附在粒径为50微米的粉末状载体材料的内部或表面，直接烘干水分制得粒径为50微米的载有放射性物质的粉末；将熔融沉积材料和载有放射性物质的粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为70％。
实施例6
将放射性溶液吸附在粒径为30微米的粉末状载体材料的内部或表面，直接烘干水分制得粒径为30微米的载有放射性物质的粉末；在打印时于打印喷头部位和光敏材料经行混合、喷出、打印成型。其中，光敏材料的质量百分比含量为55％。
实施例7
将放射性溶液吸附在粒径为10微米的粉末状载体材料的内部或表面，通过化学反应使放射性物质在粉末材料的内部或表面先形成沉淀后，再烘干水分制得粒径为10微米的载有放射性物质的粉末；将熔融沉积材料和载有放射性物质的粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为75％。
实施例8
将放射性溶液吸附在粒径为5微米的粉末状载体材料的内部或表面，通过化学反应使放射性物质在粉末材料的内部或表面先形成沉淀后，再烘干水分制得粒径为5微米的载有放射性物质的粉末；将光敏材料和载有放射性物质的粉末混合制得用于3D打印的放射性材料。其中，光敏材料的质量百分比含量为65％。
比较例1
将固体放射性物质研磨制成粒径为350微米的放射性粉末；将熔融沉积材料和放射性粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为60％。
比较例2
将固体放射性物质研磨制成粒径为150微米的放射性粉末；将熔融沉积材料和放射性粉末混合、加热、拉丝制得用于3D打印的放射性材料。其中，熔融沉积材料的质量百分比含量为35％。
比较例3
将放射性溶液吸附在粒径为100微米的粉末状载体材料的内部或表面，直接烘干水分制得粒径为100微米的载有放射性物质的粉末；将光敏材料和载有放射性物质的粉末混合制得用于3D打印的放射性材料。其中，光敏材料的质量百分比含量为30％。
通过将实施例1-8及比较例1-3的打印效果进行比较，具体结果如下所示，
| 组别 | 是否能形成复杂曲面 |
| 实施例1 | 能 |
| 实施例2 | 能 |
| 实施例3 | 能 |
| 实施例4 | 能 |
| 实施例5 | 能 |
| 实施例6 | 能 |
| 实施例7 | 能 |
| 实施例8 | 能 |
| 比较例1 | 不能 |
| 比较例2 | 不能 |
| 比较例3 | 不能 |
由此可知，放射性物质制成的放射性粉末或载有放射性物质的粉末的粒径优选小于等于300微米，超过300微米以上无法进保证3D打印的效果，粒径越小打印的精度越高，打印效果越好。放射性材料中放射性物质的含量可通过打印材料的质量百分比含量来进行调节，打印材料的质量百分比含量需要控制在40％以上，小于等于40％则无法保证3D打印的成功。
总之，本发明提供的用于3D打印的放射性材料的制备方法操作简单，成本较低，通过将放射性粉末和传统材料相结合的方法，制备的放射性材料完全适应于3D打印技术，其中还可根据实际需求调节材料中放射性物质的含量，突破了传统工艺制备的放射性材料无法作为3D打印材料的技术难题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种用于3D打印的放射性材料的制备方法，其特征在于，包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与3D打印材料混合。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末的粒径小于等于300微米。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述放射性材料中3D打印材料的质量百分比含量大于40％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述载有放射性物质的粉末的制备方法包括：
步骤一、将含有放射性物质的溶液吸附在粉末状材料的内部或表面；
步骤二、除去溶液的水分，使放射性物质以固体形式存在于粉末材料的内部或表面，得到载有放射性物质的粉末。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二包括使放射性物质在粉末材料的内部或表面形成沉淀，再除去溶液的水分。
6.一种用于3D打印的放射性材料，其特征在于：所述放射性材料由权利要求1-5中任一项所述方法制得。
7.一种如权利要求6所述放射性材料于FDM工艺中的应用，其特征在于：制备所述放射性材料的方法包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与熔融沉积材料混合。
8.一种根据权利要求7所述的应用，其特征在于：制备所述放射性材料的方法还包括混合后进行加热、拉丝，制成用于FDM工艺的3D打印材料。
9.一种如权利要求6所述放射性材料于SLA工艺中的应用，其特征在于：制备所述放射性材料的方法包括将放射性物质粉末或载有放射性物质的粉末与光敏材料混合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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