中科院福建物構(gòu)所超高粘度光固化3D打印彈性體研究獲新進(jìn)展

來源：中科院福建物構(gòu)所

如何采用更有效的策略提升光固化3D打印彈性體的拉伸和回彈，創(chuàng)制出接近甚至超越基于傳統(tǒng)彈性體所制器件的熱力性能是具有挑戰(zhàn)性的課題。其技術(shù)難點之一在于傳統(tǒng)光固化3D打印設(shè)備所能打印的樹脂粘度低，而高性能光固化材料往往又具有較高的粘度。

在福建省“揭榜掛帥”重大專項和閩都創(chuàng)新實驗室自主部署關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目的支持下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所吳立新研究員團(tuán)隊在面向3D打印彈性體應(yīng)用開展研究，采用“同步成型剝離線掃描技術(shù)（Linear-based scanning vat photopolymerization，LSVP）”的創(chuàng)新方法，實現(xiàn)了粘度達(dá)到600,000 cps以上的極高粘度光敏樹脂的3D打印（圖1）。

▲ 圖1 高粘度光固化3D打印原理示意圖  

采用以上方法獲得的3D打印樣件具有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的各向同性，拉伸強度為11.6 MPa，斷裂伸長率達(dá)到650%，而且具有優(yōu)異的成型精度。這項工作發(fā)表在《自然通訊》上（"3D printing of ultra-high viscosity resin by a linear scan-based vat photopolymerization system." Nature Communications 14, no. 1 (2023): 4303.”），論文第一作者為翁子驤高級工程師，通訊作者為吳立新研究員和翁子驤高級工程師。

▲ 圖2 LSVP制備光固化3D打印件的力學(xué)性能和精度展示

基于上述研究的進(jìn)展，將高性能光固化彈性體預(yù)聚物的合成、改性及活性單體的擇優(yōu)遴選，與LSVP技術(shù)結(jié)合。所制備的材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和回彈性能，其拉伸強度超過25MPa，斷裂伸長率超過1600%，優(yōu)于目前已報道的商業(yè)化產(chǎn)品和文獻(xiàn)（圖2）。同時，LSVP所制光固化3D打印的樣品具有良好精度。這項工作發(fā)表在《先進(jìn)材料》上，（"3d Printing of High Viscosity UV‐curable Resin for Highly Stretchable And Resilient Elastomer." Advanced Materials (2023): 2304430.”），第一作者為博士生黃鮮梅，通訊作者為翁子驤高級工程師和吳立新研究員。

論文鏈接
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39913-4
https://doi.org/10.1002/adma.202304430