中科院福建物构所超高粘度光固化3D打印弹性体研究获新进展

来源：中科院福建物构所

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）。

▲ 图1 高粘度光固化3D打印原理示意图  

采用以上方法获得的3D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。这项工作发表在《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2 LSVP制备光固化3D打印件的力学性能和精度展示

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。这项工作发表在《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。

论文链接
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39913-4
https://doi.org/10.1002/adma.202304430