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闽都创新实验室超高粘度光固化3D打印弹性体研究获新进展

时间：2023-08-23 字体【大 | 中 | 小】
        在不同种类增材制造技术中，光固化增材制造（Vat photopolymerization，VPP），也称为光固化3D打印，因其具有幅面大、耗能低、速度快等显著优点，目前广泛的研究和应用。但是，由于其以自由基聚合形式固化，聚合物较低，通过VPP技术制备的弹性体强度低、回弹慢，性能不理想。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。 
        在闽都创新实验室自主部署项目和福建省“揭榜挂帅”重大专项的支持下，闽都创新实验室吴立新研究团队在面向3D打印弹性体应用开展研究的同时，瞄准产业技术背后的基础性、关键性问题，抢占3D打印弹性体的科技制高点，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和良好的各向同性，拉伸强度为11.6 MPa，断裂伸长率达到650%，且具有优异的成型精度。相关结果发表在《自然通讯》上（Nature Communications 2023, 14, 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

        基于上述研究进展，该团队还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，所制备的材料展示了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打印的样品也具有良好精度。相关工作发表在《先进材料》上（Advanced Materials 2023, 304430），论文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 
        https://doi.org/10.1002/adma.202304430


（吴立新团队供稿）

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