宋延林課題組《Adv Mater》：3D打印出極高性能的隱形眼鏡結(jié)構(gòu)！

來源：材料科學與工程

隱形眼鏡的制備方法復雜、耗時且依賴于昂貴的拋光及研磨工藝，3D打印采用了無模具自由成形原理來構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)，可用于簡便、快速及按需制備隱形眼鏡。然而，臺階效應限制了3D打印隱形眼鏡結(jié)構(gòu)的發(fā)展，不僅會降低Z軸打印精度，還使得打印結(jié)構(gòu)表面粗糙，性質(zhì)各向異性，使其無法滿足高清晰成像的要求。因此，抑制臺階效應對于3D打印技術(shù)在光學結(jié)構(gòu)中的實際應用具有重要意義。

在科技部、國家自然科學基金委、中國科學院青年創(chuàng)新促進會、北京分子科學國家研究中心的大力支持下，化學研究所綠色印刷實驗室宋延林課題組近年來在低粘附連續(xù)3D打印領(lǐng)域開展了系統(tǒng)研究，先后利用仿生超潤滑固化界面來減少固化樹脂與固化界面之間粘附，實現(xiàn)了連續(xù)、單墨滴3D打�。≧esearch 2018, 2018, 479560, Nat. Commun. 2020, 11, 521, Nat. Commun. 2020, 11, 4685）。

近期，該課題組提出了一種基于數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)的連續(xù)液膜限制的3D打印策略，消除了逐層打印過程中出現(xiàn)的臺階效應，實現(xiàn)了高精度3D結(jié)構(gòu)的制備。在連續(xù)打印過程中，附著在固化結(jié)構(gòu)外的液膜始終受到固-液界面的限制。

該液體樹脂-固化結(jié)構(gòu)界面的限制作用一方面增強了未固化的液體樹脂吸入并填充于相鄰圖案層之間的間隙，以消除臺階效應；另一方面可作為液體刮刀刮除固化結(jié)構(gòu)外包覆的多余樹脂，以實現(xiàn)高保真打印。由于粘附的液膜是作為過渡層而不是傳統(tǒng)上認為的液體樹脂殘余物，因此避免了后清洗步驟。通過優(yōu)化墨水性質(zhì)和打印參數(shù)，可以很好地控制3D打印隱形眼鏡結(jié)構(gòu)的液膜厚度和表面光滑度。除此之外，該技術(shù)還可以抑制熱累積和熱擴散，確保了連續(xù)打印過程的穩(wěn)定性�；�于該打印策略，研究人員制備了具有極高的光滑度（均方根粗糙度小于1.3 nm）、均勻的機械性能、良好的生物相容性以及高光學質(zhì)量（透光性和光學分辨率高達 96%和228.1 lp/mm）的隱形眼鏡結(jié)構(gòu)。

圖1  連續(xù)液膜限制的3D打印過程和3D打印隱形眼鏡結(jié)構(gòu)及其表征

該研究成果近日發(fā)表于Advanced Materials期刊上（Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202107249），第一作者是博士生張虞，通訊作者是宋延林研究員和吳磊副研究員。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107249