Dr. Qingchuan Song

Projekt

Self-propagating stimulus-responsive surface
Das Ziel des livMatS-Projekts ist die Entwicklung von auf Reize reagierenden schaltbaren Oberflächen, die durch mechanische und thermische Signale ausgelöst werden. In meiner Arbeit entwickele ich Materialien mit Formgedächtnis und entwerfe die Mikrostruktur. Generell handelt es sich um ein interdisziplinäres Projekt mit Bezug zur Chemie und zu den Materialwissenschaften.

Project Ergebnisse

Mein Projekt befasste sich mit den wichtigsten Herausforderungen beim 3D-Druck mit digitaler Lichtverarbeitung (DLP) für weiche, flexible Geräte. Mein Ziel war es, neuartige funktionelle Materialsysteme zu entwickeln, um die Möglichkeiten des 3D-Drucks mit mehreren Materialien zu erweitern, wobei ich mich auf eine robuste Integration von weichen und harten Materialien, wirklich elastische Formgedächtnispolymere und chemisch beständige Elastomere konzentrierte. Dazu gehörte die Synthese neuer Monomere, die Formulierung lichthärtender Harze und die Optimierung von Drucktechniken. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich drei unterschiedliche Materialsysteme entwickelt, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden können:

• Eine weich-harte Kombination mit starker Grenzflächenhaftung ermöglichte integrierte Aktuatoren mit Funktionen wie selbstdichtenden Ventilen.
• Ein neuartiges Formgedächtnis-Elastomer, das seine Elastizität über den gesamten thermischen Übergangsbereich hinweg auf einzigartige Weise beibehält, ermöglichte 4D-gedruckte programmierbare Aktuatoren.
• Es wurde ein hochdehnbares, chemisch beständiges Fluorelastomer entwickelt, das die Herstellung von mikrofluidischen Chips aus mehreren Materialien mit Ventilen und Pumpen ermöglicht, die für organische Lösungsmittel geeignet sind. Diese Fortschritte ermöglichen komplexere, funktionale weiche Roboter- und Mikrofluidsysteme.

Erstbetreuer

Prof. Dr. Bastian Rapp

Qingchuan Song hat seine Dissertation in Mai 2025 erfolgreich verteidigt.

Nächster Schritt:
Postdoc Stelle bei École polytechnique fédérale de Lausanne in der Gruppe von Prof. Daryl Yee

Publikationen in livMatS

• Antifouling PEG Coatings by Thiol-Acrylate Conjugate Addition Reactions for Generation of Protein Patterns via Photobleaching-Induced Protein Binding (PiPB) BioBitmaps Using Maskless Projection Lithography*
  Usama, A., Schäfer, E., Zhu, P., Song, Q., Weissbach, A., Helmer, D., Wollschläger, J., You, C., Steinhart, M., Rapp, B. E. (2025). Antifouling PEG Coatings by Thiol-Acrylate Conjugate Addition Reactions for Generation of Protein Patterns via Photobleaching-Induced Protein Binding (PiPB) BioBitmaps Using Maskless Projection Lithography. Advanced Materials Interfaces. doi: https://doi.org/10.1002/admi.202500198
• A Paraffin-Based Photoresin: 3D Printing of Paraffin for Encapsulation-Free Shape-Stabilized Paraffin-Based Phase Change Materials*
  Subhash, S., Song, Q., Kamm, P., Franco, S., Chen, Y., Helmer, D., Pelz, U., Kotz-Helmer, F., Woias, P., Rapp, B. E. (2025). A Paraffin-Based Photoresin: 3D Printing of Paraffin for Encapsulation-Free Shape-Stabilized Paraffin-Based Phase Change Materials. Advanced Materials Technologies. doi: https://doi.org/10.1002/admt.202500617
• 3D printed elastic fluoropolymer with high stretchability and enhanced chemical resistance for microfluidic applications*
  Song, Q., Hamza, A., Li, C., Sedeky, A., Chen, Y., Zhu, M., Goralczyk, A., Mayoussi, F., Hou, P., Piesold, C., Helmer, D., Rapp, B. E., Kotz-Helmer, F. (2024). 3D printed elastic fluoropolymer with high stretchability and enhanced chemical resistance for microfluidic applications. Additive Manufacturing, Volume 81, 103991. https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.103991
• 4D Printed Shape-Memory Elastomer for Thermally Programmable Soft Actuators
  Song, Q., Chen, Y., Slesarenko, V., Zhu, P., Hamza, A., Hou, P., Helmer, D., Kotz-Helmer, F. & Rapp, B. E. (2023). 4D Printed Shape-Memory Elastomer for Thermally Programmable Soft Actuators. ACS Applied Materials & Interfaces, 15 (34), 40923-40932. doi: 10.1021/acsami.3c07436
• Fabrication of Multi-Material Pneumatic Actuators and Microactuators Using Stereolithography*
  Song, Q., Chen, Y., Hou, P., Zhu, P., Helmer, D., Kotz-Helmer, F., & Rapp, B. E. (2023). Fabrication of Multi-Material Pneumatic Actuators and Microactuators Using Stereolithography. Micromachines, 14(2), 244. doi: 10.3390/mi14020244