《自然·通讯》可再加工的热固性光敏3D打印材料

tinengyue

因其优秀的高温力学稳点性、耐化学性以及与高精度3D打印系统良好的兼容性，热固性光聚合3D打印材料几乎占据了3D打印材料市场的半壁江山。但是，因为光聚合反应所形成的共价键网络往往是永久性的，这使用现有热固性光敏3D打印材料所得到3D打印结构不具备再处理，也就是再塑形、再修复和再回收的能力。伴随着全球3D打印材料爆发式的增长，热固性光敏3D打印材料的不可再处理性将导致大量的材料浪费和严重的环境影响。

为了解决这一问题，新加坡科技设计大学(Singapore University of Technology and Design-SUTD)的葛锜助理教授科研团队基于两步聚合策略开发了一种可再处理热固性光敏3D打印材料(3D Printing Reprocessable Thermoset-3DPRT)。图1描述了3DPRT两步聚合体系的反应原理。在3DPRT树脂溶液中，丙烯酸酯官能团的紫外光敏性使其适用于基于紫外光固化的3D打印技术，从而使得3DPRT可用来打印高精度复杂三维结构。而羟基和酯基官能团在高温下发生的酯交换反应赋予了打印结构可再处理性(如题图1中的粘接和再塑形)。

图1. 可再处理热固性光敏3D打印材料开发路线图及涉及的化学反应

领导科研团队的葛锜助理教授说到，这种通过两步聚合策略开发的可再处理热固性光敏3D打印材料不仅允许用户对3D打印结构进行再塑形，还可以通过在损坏界面上直接3D打印来修复破坏的零件(图2)。此外，废弃的零件可以通过酯交换反应再回收并用于其他应用(图2)。总之，这种可再处理热固性材料赋予3D打印结构再塑形性，再修复性和再回收性，有助于缓解由于3D打印材料消耗量持续增加而带来的环境挑战。

研究报告发表于《自然-通讯》杂志。

图2. 3D打印结构的再修复性和再回收性。

全文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-04292-8