可再加工的熱固性3D打印材料誕生

幾十年來，研究人員一直在研究亞毫米級(jí)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D打印。3D打印技術(shù)的最新研究成果為此提供了解決方案，例如數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)。該技術(shù)利用紫外光(UV)將液態(tài)的聚合樹脂以一種精確可控的方式轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的固體結(jié)構(gòu)。

在所有的3D打印材料中，因其出色的高溫力學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐化學(xué)性以及與高精度3D打印系統(tǒng)良好的兼容性，熱固性光敏聚合物幾乎占據(jù)了3D打印材料市場的半壁江山。然而，這些熱固性光敏聚合物通過紫外光引發(fā)的光聚合反應(yīng)所形成的共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)往往是永久性的，這將使反應(yīng)得到的3D打印結(jié)構(gòu)不具備再加工的能力，也就是再成形、再修復(fù)和再回收的能力。伴隨著全球3D打印材料的爆炸式增長，熱固性光敏聚合物的不可再處理性將造成大量的材料浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境影響。

為了應(yīng)對(duì)這一環(huán)境挑戰(zhàn)，新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD)的研究人員研發(fā)了一種可再處理的熱固性3D打印材料(3DPRTs)，這使得3D打印材料可以再塑形、再修復(fù)和再回收。

作為該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一，新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)科學(xué)與數(shù)學(xué)系的助理教授葛锜(Kevin)說：“我們首次研發(fā)出可再處理的熱固性光敏聚合物，該聚合物是專為利用數(shù)字光處理技術(shù)進(jìn)行的高分辨率3D打印而設(shè)計(jì)。首先，高分辨率的結(jié)構(gòu)可以在打印之后進(jìn)行重組并固定成任意形狀，這種特性可以提高打印效率。例如，可以從平面二維圖層生成三維折疊部分。其次，該結(jié)構(gòu)是可以修復(fù)的，這意味著損壞的部分可以進(jìn)行重新打印，并確保結(jié)構(gòu)的完整性，以延長產(chǎn)品的耐久性。最重要的是，我們的材料可以回收再利用于其他方面?！?br />
該項(xiàng)目的另一位負(fù)責(zé)人Martin Dunn教授(現(xiàn)為科羅拉多大學(xué)丹佛分校工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院院長)說：“總的來說，3DPRTs的發(fā)展為解決因3D打印材料迅速消耗而引發(fā)的環(huán)保問題提供了一種切實(shí)可行的方案。3D打印材料將廣泛應(yīng)用于包括組織工程、軟體機(jī)器人、納米器件在內(nèi)的各種先進(jìn)領(lǐng)域。”

在3DPRT的樹脂溶液中，丙烯酸酯官能團(tuán)的紫外光敏性使其適用于基于紫外光固化的3D打印技術(shù)，從而使得3DPRT可用來打印高精度復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。而羥基和酯基官能團(tuán)在高溫下發(fā)生的酯交換反應(yīng)賦予了打印結(jié)構(gòu)可再處理性。這種通過兩步聚合策略開發(fā)的可再處理熱固性光敏3D打印材料不僅允許用戶對(duì)3D打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行再塑形，還可以在損壞界面上直接進(jìn)行3D打印以修復(fù)破損的零件。此外，廢棄的零件可以通過酯交換反應(yīng)回收再利用于其他方面。

來源：新材料在線