MIT前沿：光固化3D打印+活性聚合，改变化学结构？

南极熊2017年1月16日讯，世界著名高等学府美国麻省理工（MIT）的化学家们近日发明了一种新的3D打印技术，能改变打印对象的化学结构/组成和多个3D打印对象之间的化学连接方式，从而大大提高打印对象的复杂性。

3D打印技术目前虽然已经可以使用很多种材料了，但还是有所限制，比如打印成品本质上无法变化 — 虽然可通过打磨等后处理变得更光滑，但化学结构却不能改变。而MIT的这项新技术正是为解决这个痛点开发的。

据南极熊了解，这项新技术是MIT的化学系助理教授Jeremiah Johnson与另两位研究员Mao Chen和Yuwei Gu合作发明的，主要是通过结合光固化（SLA）这种常规3D打印技术与他们称为“活性聚合”的技术实现将已经打印的材料转化为其它材料，或是让它继续‘生长’。

实际上早在2013年，这几位MIT学者就发现，紫外线可以破坏3D打印结构的聚合物，然后生成一种叫做“自由基”的活性分子，而这种“自由基”可以与打印结构周围溶液中的新单体绑定，再与原始材料重新结合。“施加紫外光，这种链式结构就会成长，而停掉紫外光，生长就会随之停止停止。理论上，这样的过程是可以多次重复的。”Johnson解释说。

但是，控制这种自由基却十分困难，还会对原始的3D打印材料造成损伤。不过对此，这支MIT团队已经找到了解决方法，就是使用LED蓝光。因为3D打印常用的聚合物都包含有一种叫做TTC的化学基团。这种基团可以被有机催化剂激活，而能“打开”这种催化剂的正是LED蓝光。于是，当使用蓝光照射时，这些TTC基团便会随着新单体的附着伸展开来。而由于这些单体加入得很均匀，材料便会得到新的属性。“由此，我们就可以控制宏观材料，让它按照我们想要的方式生长了。”Johnson说。

这种LED蓝光法目前已经可以改变3D打印结构的许多属性了，比如刚性和疏水性。而如果添加特定种类的单体，材料还能根据温度变化膨胀或收缩。更棒的是，通过将蓝光照射到两个3D打印物体的接合处，MIT团队还实现了它们的相互融合。“这可以用于创建体积巨大、化学稳定、并且结构高度复杂的3D打印结构。”

不过在研究过程中，这支MIT团队也遇到了一些问题，比如这种化学变化必须在无氧环境下才能成功，因为其中用到的有机催化剂会因为氧失活。为此，他们正在寻找在有氧环境下也能起作用的催化剂。

目前，MIT团队已经将相关的研究论文发表到了最近一期的ACS Central Science上。如果你对它感兴趣，可以向南极熊索要。

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编译自 3ders