用于容积3D打印的高度可调硫醇烯光敏树脂

容积3D打印是基于光敏聚合物的一种新型3D打印方法，可以在一次光固化操作中形成完整的三维对象，没有分层缺陷，使得打印的部件具有类似于其大块材料的机械性能。该方法可以一步完成复杂的三维结构，而不是传统3D打印逐层组装。这种3D打印模式具有非常好的应用前景，因为它克服了基于层打印的许多缺点，如打印时间长和表面粗糙。容积3D打印技术拓宽了光聚合物3D打印材料的应用，与分层打印相比，对粘度和反应性的限制更少。事实上，尽管非常软的水凝胶已被证实可以应用于容积3D打印，但到目前为止仍然依赖于丙烯酸酯化合物，因为丙烯酸酯聚合的氧抑制作用提供了容积3D打印所需的阈值行为。但是，由于所得材料的脆性和类似玻璃的性质，丙烯酸酯化合物的应用受到了限制。因此，研究人员进行了诸多尝试，以确定柔软、弹性的丙烯酸酯配方，并引入容积3D打印领域，有望替代交联反应，以便更加广泛地应用于3D打印领域。

       近日，劳伦斯利弗莫尔国家实验室Maxim Shusteff团队首次报道了硫醇烯树脂容积3D打印。借助有序的分子网络，硫醇烯聚合物具有良好的机械性能，使容积3D打印超越了常规丙烯酸酯配方的限制。由于硫醇烯自由基聚合不受氧的抑制，通过加入2,2,6,6‐四甲基‐1‐哌啶氧基作为自由基清除剂，引入容积3D打印所需的非线性阈值响应。通过平衡抑制剂和引发剂的含量来调节反应，将其与吸收容积光学剂量的定量测量值相结合，可以控制打印过程中聚合物的转化和凝胶化。重要的是，这项工作由此建立了第一个全面的时空控制容积能量分布的综合框架，展示了通过层析容积3D打印法在硫醇树脂中打印的3D结构。这种硫醇烯体系的机械特性显示出高度可调的机械响应，远比相同的丙烯酸酯基树脂更具有通用性。这拓宽了可用于容积3D打印材料及其性能范围，向高性能打印聚合物又迈进了一步。相关研究发表在《Advanced Materials》上。（徐锐）

文章链接：Cook, C.C., et al., Highly Tunable Thiol‐Ene Photoresins for Volumetric Additive Manufacturing. Advanced Materials, 2020.
       https://doi.org/10.1002/adma.20200337609