福建物构所超高粘度光固化3D打印弹性体研究获新进展

minghong

如何采用更有效的策略提升光固化3D打印弹性体的拉伸和回弹，创制出接近甚至超越基于传统弹性体所制器件的热力性能是具有挑战性的课题。其技术难点之一在于传统光固化3D打印设备所能打印的树脂粘度低，而高性能光固化材料往往又具有较高的粘度。
         在福建省“揭榜挂帅”重大专项和闽都创新实验室自主部署关键技术攻关项目的支持下，中国科学院福建物质结构研究所吴立新研究员团队在面向3D打印弹性体应用开展研究，采用“同步成型剥离线扫描技术（Linear-based scanning vat photopolymerization，LSVP）”的创新方法，实现了粘度达到600,000 cps以上的极高粘度光敏树脂的3D打印（图1）。打印样件具有优异的力学性能，良好的各向同性，拉伸强度为11.6 MPa，断裂伸长率达到650%，而且具有优异的成型精度。以上工作发表在《自然通讯》上（"3D printing of ultra-high viscosity resin by a linear scan-based vat photopolymerization system." Nature Communications 14, no. 1 (2023): 4303.”），论文第一作者为翁子骧高级工程师，通讯作者为吴立新研究员和翁子骧高级工程师。

图1 高粘度光固化3D打印原理示意图  

基于上述研究的进展，将高性能光固化弹性体预聚物的合成、改性及活性单体的择优遴选，与LSVP技术结合。所制备的材料具有优异的力学性能和回弹性能，其拉伸强度超过25MPa，断裂伸长率超过1600%，优于目前已报道的商业化产品和文献（图2）。同时，LSVP所制光固化3D打印的样品具有良好精度。以上工作发表在《先进材料》上，（"3d Printing of High Viscosity UV‐curable Resin for Highly Stretchable And Resilient Elastomer." Advanced Materials (2023): 2304430.”），第一作者为博士生黄鲜梅，通讯作者为翁子骧高级工程师和吴立新研究员。

图2 LSVP制备光固化3D打印件的力学性能和精度展示

        文章链接：
        https://doi.org/10.1038/s41467-023-39913-4 （Nature Communications）
        https://doi.org/10.1002/adma.202304430 （Advanced Materials）
           文章来源：福建物构所
       吴立新，男，1968年11月生，博士，研究员，博士生导师。1984-1991年在北京化工大学获高分子化工学士学位和高分子材料硕士学位。1996-1999年在中科院化学研究所获化学博士学位。1999-2002年在美国宾夕法尼亚州立大学、Clemson大学、加州大学圣地亚哥分校从事博士后研究。2002-2007年在加拿大Concordia大学复合材料中心任副研究员。2007-2011年在美国材料和电化学研究公司任资深科学家，团队主管。2011年到中科院福建物质结构研究所任研究员、课题组长。2012年入选中国科学院“百人计划”。2013年入选福建省“百人计划”暨“福建省引进高层次创业创新人才”。在Carbon、Journal of Materials Chemistry A、Composites A、Materials and Design等期刊发表论文三十多篇。申请和授权专利二十多项。是国际先进材料与工艺技术学会（SAMPE）北京分会理事、福建省发明家协会副会长。