蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院綜述：3D打印光引發(fā)劑的研究趨勢分析

來源：高分子科技


3D打印技術(shù)以革命性的制造方法已經(jīng)對生物醫(yī)藥等多種領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。由于能夠提供高分辨率，較高打印速度以及在材料設(shè)計方面較為靈活，光聚合3D打印尤其是立體光刻和數(shù)字光處理引起了廣泛重視。作為光聚合3D打印樹脂關(guān)鍵成分之一，光引發(fā)劑與光交聯(lián)單體一道在近年來取得了顯著的發(fā)展與進步。新型光引發(fā)劑或者光引發(fā)體系的設(shè)計不僅可以提供更快的打印速度、利用低能耗的可見光源，也能夠為3D打印產(chǎn)物帶來額外的功能，甚至能在與先進的光學(xué)設(shè)備的結(jié)合下促成新的打印方法。

近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院藥學(xué)系鮑寅寅研究員著重梳理了用于光聚合3D打印的光引發(fā)劑以光引發(fā)體系在近年來開發(fā)與應(yīng)用的研究趨勢，涉及了小分子、高分子以及納米組裝體等不同種類的引發(fā)劑體系。作者隨后分析了目前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與不足，并對改進的策略與未來的研究方向提出了自己的見解。該綜述作為邀請論文發(fā)表于Macromolecular Rapid Communication雜志并可開放獲取。

該綜述分五個方面分析了這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢：作者首先介紹了可在低能耗可見光LED下工作的3D打印光引發(fā)劑，并著重分析了近年來發(fā)展迅速的藍、綠、紅和白光引發(fā)劑（圖1）。其中，三組分氧化還原光引發(fā)體系表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢與高效的引發(fā)性能，成功實現(xiàn)了近紅外3D打印。其次，可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）試劑最近被引入3D打印樹脂中，其后官能化使得可控或活性3D打印成為可能。再次，光響應(yīng)分子（如光開關(guān)分子）與光交聯(lián)單體設(shè)計相結(jié)合，實現(xiàn)了功能化3D打印，如多材料打印和線性容積打印技術(shù)。

圖1.代表性可見光3D打印光引發(fā)劑

另外，高分子光引發(fā)劑可有效緩解小分子光引發(fā)劑在樹脂中的溶解性和相容性問題，已受到越來越多的重視。

最后，納米光引發(fā)劑和上轉(zhuǎn)換納米體系最近取得了快速發(fā)展，使得高分辨率的水凝膠制備和無損活體打印成為現(xiàn)實，并且有可能在不使用高強度飛秒激光的情況獲得與雙光子打印相近的分辨率和打印精度（圖2）。

圖2. 上轉(zhuǎn)換納米粒子用于3D打印。A) NaYF4無機上轉(zhuǎn)換納米粒子打印效果; B) 光引發(fā)劑負(fù)載上轉(zhuǎn)換納米粒子用于活體3D打��；C）三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換納米膠囊用于高精度3D打印

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https://doi.org/10.1002/marc.202200202