2018/07/24
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新型柔性光聚合物：实现高分辨率3D打印
越来越多的涂料，包括清漆和印刷油墨，以及牙齿填充物，都是用光固化的。但是无法制备出均匀的聚合物网络，而且材料往往是脆性的，这限制了光聚合物在三维打印、生物医学和微电子等领域的应用。在Angewandte Chemie期刊上，研究人员提出了一种新方法，一种基于甲基丙烯酸酯，制备出均匀交联坚韧的聚合物的制作方法，即使在高分辨率下进行3D打印。
光固化通常是一种自由基链聚合。引发剂被光能分解成自由基，并攻击单体，如乙烯基中的C=C双键，形成一个新的自由基，通过攻击更多的单体并与其结合而成为聚合物网络生长的起点。
控制自由基光聚合的新方法以及改善产品的材料性质，往往会减慢固化过程，这对于3D打印来说并不理想。短照射阶段对于高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)的Robert Liska领导的研究小组开发了一种新方法，基于甲基丙烯酸酯的光聚合物而不会抑制固化过程。他们使用酯活化的乙烯基磺酸酯(EVS)作为链转移剂，因为它可以容易地从其自身的一部分上分离以激活该过程。
如果不断增长的聚合物网络攻击EVS而不是另一种单体，则会形成中间体，并迅速分裂形成网络中终止的聚合物链和高反应性基团(甲苯磺酰基)，这反过来又会引发新的链式反应。添加的EVS越多，聚合物网络的平均链长就越短。由于较短的聚合物链保持较长的移动性，因此在固化过程中收缩导致裂缝的危险显着降低。与常规链转移剂相反，在该新方法中聚合不受抑制，因为不存在稳定的中间体或可逆的反应步骤，所以说分离出甲苯磺酰基是有利的。
为了测试它，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。厚度为50μm，在各个层在结构中很好地分辨。该材料非常均匀，坚固但具有弹性和抗冲击性，具有高拉伸强度。可以通过更改添加的EVS数量来调整这些属性。没有EVS，材料就会太脆，无法进行3D打印。这种新方法可制备出坚韧的光聚合物用于生物医学应用，例如用于组织生长和牙齿填充的形状记忆聚合物。
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