UAB开发新型双光聚合技术，将 3D打印精度提升至亚微米

2025年3月30日，南极熊获悉，巴塞罗那自治大学 (UAB) 的研究人员公布了一种双光控聚合工艺，可将 3D 打印分辨率提高到亚微米级。

新方法以题为“Antagonistic Two-Color Control ofPolymer Network Formation”的论文发表在《先进功能材料》上。论文介绍了一种双波长控制方法，可显著提高精度和材料控制。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415431

传统的 3D 打印方法通常使用单一光源来固化聚合物材料。由于反应剂的扩散和光衍射的自然极限，这些技术的空间分辨率有限。相比之下，UAB 的新系统使用两个相反的光源（紫外线和红色）来精确控制固体材料的形成位置。

一束光激活聚合，另一束光停止聚合。这种相互作用确保材料只在紫外线单独照射的地方形成。当两束光重叠时，固化反应停止，从而提供前所未有的空间控制。

△探索UAB 利用双色光实现的亚微米光聚合进步，以提高 3D 打印精度。

与澳大利亚研究人员合作

这一突破是阿拉巴马大学伯明翰分校化学家乔迪·埃尔南多和澳大利亚昆士兰科技大学克里斯托弗·巴纳-科沃利克教授团队合作的成果。研究团队开发了一种基于氧代-狄尔斯-阿尔德环加成的光化学反应。化学反应基于由紫外线激活的特制预聚物和固化剂，固化剂可根据光照类型切换反应性。

与传统系统不同，新方法采用光拮抗——一种新概念，其中一种颜色启动固化，另一种颜色抑制固化。这套系统使科学家能够以高空间精度定制 3D 结构。这一突破直接解决了增材制造中长期存在的低分辨率和边界不精确的问题。

△示意图介绍了一种拮抗双色光化学反应策略，通过利用光调制的氧代-狄尔斯-阿尔德反应，在光笼二烯和光开关亲二烯体之间控制聚合物网络的形成。

重要的是，这种方法还可以减少材料浪费并提高 3D 打印装置的整体效率。由于有针对性的激活，只有必要的区域才会进行固化，从而简化流程并节省资源。

从实验室到工业前景

在实验室测试中，研究团队成功制造出具有清晰几何形状的固体聚合物材料，分辨率低于 1 微米。潜在应用涵盖多个行业，从微电子和医疗设备到光子学和微型机械零件。

Hernando 说道：“我们现在正努力实现亚微米级精度，这标志着 3D 打印技术向前迈出了一大步。”

时间和准确性在增材制造中至关重要。由于聚合区域不精确，许多当前系统都面临着处理时间缓慢和打印线模糊的问题。新的基于光的反应可加速固化，同时提高清晰度。这些优势可以为超快速原型设计和更高质量的最终产品铺平道路。