最新AFM綜述：光固化3D打印動(dòng)態(tài)聚合物

來源: 高分子科學(xué)前沿

3D打印能夠有效地制造復(fù)雜的三維材料結(jié)構(gòu)，并在醫(yī)藥、電子、機(jī)器人和航空航天等諸多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。與材料擠壓和材料濺射等打印技術(shù)相比，光固化3D打印技術(shù)具有高打印分辨率和高打印效率等優(yōu)勢(shì)。光固化3D打印技術(shù)使用液體或低粘度的光敏單體作為打印油墨，在光的照射下迅速轉(zhuǎn)化為固體3D物體，大多數(shù)打印的3D物體由共價(jià)交聯(lián)的熱固性材料組成。盡管這種永久性交聯(lián)提供了出色的機(jī)械、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，但在適應(yīng)性、愈合性和回收性方面有局限性，而其不可再加工的特性可能對(duì)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。基于動(dòng)態(tài)共價(jià)或非共價(jià)鍵交聯(lián)的動(dòng)態(tài)聚合物，結(jié)合了熱固性材料的理想穩(wěn)定性和熱塑性塑料的適應(yīng)性和再加工性，已經(jīng)在自適應(yīng)、自愈合和可回收的聚合物材料方面取得了重大進(jìn)展。因此，將動(dòng)態(tài)聚合物作為光固化3D打印材料，有望進(jìn)一步擴(kuò)大和滿足3D打印多功能材料的不同應(yīng)用需求，并滿足更多的可持續(xù)設(shè)計(jì)考慮。

近日，德國(guó)海德堡大學(xué)Eva Blasco教授課題組在《Advanced Functional Materials》期刊上發(fā)表了題為“Introducing Dynamic Bonds in Light-based 3D Printing”的綜述文章。該論文首先介紹了一些廣泛使用的光固化3D打印技術(shù)，并簡(jiǎn)要討論了聚合物材料中的動(dòng)態(tài)共價(jià)和非共價(jià)化學(xué)鍵。然后，重點(diǎn)介紹了適合光固化3D打印的動(dòng)態(tài)聚合物材料，分別根據(jù)動(dòng)態(tài)共價(jià)和非共價(jià)鍵進(jìn)行了詳細(xì)討論，并說明了它們的多功能性（形狀記憶、自愈合、可回收）和多種應(yīng)用場(chǎng)景（機(jī)器人、傳感器等）。最后，對(duì)基于動(dòng)態(tài)聚合物的光固化3D打印的未來發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。

圖1.光固化3D打印技術(shù)

圖2.聚合物材料中的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵

圖3.光固化3D打印動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)的形狀記憶材料

圖4.光固化3D打印動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)的自愈合材料

圖5. 光固化3D打印動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)的可回收材料

圖6. 光固化3D打印動(dòng)態(tài)非共價(jià)交聯(lián)的自愈合材料

圖7. 光固化3D打印動(dòng)態(tài)聚合物的應(yīng)用