TU Wien研发高分辨率光聚合物3D打印工艺

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TU Wien研发高分辨率光聚合物3D打印工艺

近日，奥地利维也纳技术大学（TU Wien）研发出了一种用于定制坚韧、均匀交联的甲基丙烯酸酯基光聚合物的高分辨率3D打印工艺。
 
许多材料都使用光固化3D打印，包括牙齿填料、清漆和打印材料，但这种工艺不能加工出均匀的定制聚合物网络。即使通过特定的处理工艺，材料也会变脆，限制光聚合物3D打印、生物医学和微电子等应用的能力。

 
通过光引发自由基聚合形成的网格结构，限制了设计自由。这种不均匀网络结构和玻璃类网络的脆性材料的行为，会限制光聚合物在3D打印、生物医学和微电子学中的应用。酯活化的乙烯基磺酸酯（EVS）可用于快速形成定制的基于甲基丙烯酸酯的网格结构。由EVS诱导的链转移，，降低了光聚合物的动力学链长度，从而提高凝胶点的转化率，这导致收缩应力的降低和总转化率的升高，使材料的质地更加均匀，韧性更高。最终的光聚合物网络表现出优化的机械性能，于是EVS理所当然地成为光聚合物3D打印的理想材料。
 
光固化通常是自由基链聚合，其中光能将引发剂分裂成攻击单体的自由基，并形成新的自由基，然后通过攻击更多的单体，同时与它们结合，形成聚合物结构。
 
控制自由基光聚合的新工艺和产品的材料性质往往会减慢固化的过程，这对于3D打印来说并不理想。短照射阶段对于较高的空间分辨率和经济的生产时间是至关重要的。
 
维也纳技术大学（奥地利）研发的这种新工艺，使用酯活化的乙烯基磺酸酯（EVS）作为链转移剂，能够轻松地分离、激活加工过程，但不会抑制固化的过程。
 
与常规链转移剂相反，这种新工艺在聚合的时候是不受抑制的，因为不存在稳定的中间体或可逆的反应步骤，甲苯磺酰基的分离是有利的。
 
在测试的过程中，研究人员使用甲基丙烯酸酯共聚物建立了类似支架的样品结构。结构的各个层厚度为50μm，可以从空间上分辨。该材料非常均匀、坚固，具有弹性、抗冲击性和较高的拉伸强度，可以通过更改加入EVS的量来调整这些属性。没有EVS，材料太脆，就无法进行3D打印了。这种新工艺制备的光聚合物，可用于生物医学应用，例如用于组织生长和牙齿填充的形状记忆聚合物。