研究人員開發(fā)出植物基3D打印樹脂，推進(jìn)可持續(xù)光聚合技術(shù)發(fā)展

2025年5月7日，南極熊獲悉，來自加泰羅尼亞理工大學(xué)（巴塞羅那理工大學(xué)，UPC）和加泰羅尼亞化學(xué)研究所的團(tuán)隊開發(fā)出了一種源自植物基材料的聚合物樹脂，減少了3D打印對化石燃料基樹脂的依賴。

研究成果以題為“Synthesis of bio-sourced liquidresins and their photopolymerization with poly(ethylene glycol) diacrylate inthe roadmap to more sustainable digital light processing technologies†”的論文發(fā)表在RSC《應(yīng)用聚合物》雜志上。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/lp/d3lp00207a

UPC 和加泰羅尼亞化學(xué)研究所(ICIQ) 的研究人員利用從多種天然來源獲得的單體開發(fā)出新型 3D 聚合物樹脂，其中包括琥珀酸——一種存在于玉米和西蘭花等食物中的化合物。在基于光的 3D打印中，樹脂必須是液態(tài)、無溶劑且具有快速聚合動力學(xué)才能實現(xiàn)工業(yè)可行性。

這項研究由UPC牽頭，分兩個階段進(jìn)行。第一階段，采用植物基材料配制聚合物樹脂，工藝過程由材料與分子工程創(chuàng)新——再生療法生物材料（IMEM-BRT）小組的研究員、巴塞羅那東部工程學(xué)院（EEBE）教授Elaine Armelin聯(lián)手開發(fā)。第二階段，在研究員Fernando Bravo的指導(dǎo)下，ICIQ的知識與技術(shù)轉(zhuǎn)移（ICIQ-KTT）和工業(yè)項目部門打印了樹脂。

這一領(lǐng)域的研究對于推廣更環(huán)保的3D打印技術(shù)至關(guān)重要。UPC和ICIQ團(tuán)隊開發(fā)的聚合物樹脂源自天然來源——琥珀酸、蘋果酸和酒石酸——只需一步合成即可轉(zhuǎn)化為功能性樹脂。

研究結(jié)果顯示，通過組合50 wt％ 的生物基琥珀酸二烯丙酯和 50 wt％ 與聚乙二醇二丙烯酸酯（一種以快速紫外光反應(yīng)而聞名的石油基共聚單體），可制備具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性的生物源液體樹脂，這些樹脂可用于數(shù)字光處理（DLP）或立體光刻（SLA）打印機。光固化后的DLP 打印樣品中非常好的尺寸分辨率和透明度，最重要的是，由于天然單體中引入的酯鍵的存在，此類樣品迅速發(fā)生水解降解。

這項工作是Base-3D項目的一部分，項目由CIM UPC領(lǐng)導(dǎo)。該項目旨在推動增材制造技術(shù)的成熟，并推廣在加泰羅尼亞工業(yè)、手術(shù)室、企業(yè)和課堂中的應(yīng)用，從而推動增材制造技術(shù)的發(fā)展。

這是ICIQ和UPC在Base-3D項目中通過由LEITAT技術(shù)中心領(lǐng)導(dǎo)的Light3D集群（項目BASE3D：001-P-001646）開發(fā)的第二種聚合物樹脂。第一種是可生物降解的聚合物，在DLP打印中表現(xiàn)出色。

目前，IMEM-BRT 小組還在研究軟生物聚合物（如藻酸鹽、殼聚糖和明膠）作為可持續(xù)的超吸水材料，用于土壤、電池和海水淡化電池的聚電解質(zhì)。