福建物構(gòu)所光固化4D打印研究獲進(jìn)展

來(lái)源:福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所

4D打印技術(shù)是將3D打印技術(shù)與智能材料結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)發(fā)展出的新技術(shù)，智能材料結(jié)構(gòu)在3D打印基礎(chǔ)上受外界環(huán)境激勵(lì)下隨著時(shí)間實(shí)現(xiàn)自身的結(jié)構(gòu)變化,，從而使三維物體增加了一個(gè)時(shí)間維度,。4D打印技術(shù)可改變傳統(tǒng)的“機(jī)械傳動(dòng)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)”的模式，使物體在地下管道,、航天器,、人體器官等難以接觸到的地方進(jìn)行自我組裝，2016年被列為未來(lái)十大顛覆世界的技術(shù)之一,，在航空航天,、電氣自動(dòng)化、機(jī)器人,、紡織材料,、組織工程、醫(yī)療器械,、藥物輸送載體等領(lǐng)域有很多的應(yīng)用前景,。

最近，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所,、中科院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳立新團(tuán)隊(duì)在科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)和海西研究院“一三五”重點(diǎn)培育項(xiàng)目的支持下,，首次報(bào)道具有永久形狀可重構(gòu)性的4D打印形狀記憶聚合物，設(shè)計(jì)合成了一種帶有醛基的新型甲基丙烯酸酯單體（4-甲�,；�苯甲��2-（甲基丙烯酰氧基）乙酯,，MEFB）和超支化硅氧烷交聯(lián)劑（HPASi）,，構(gòu)建出具有動(dòng)態(tài)亞胺鍵的（甲基）丙烯酸酯體系（IEMSis），用以實(shí)現(xiàn)4D打印,。HPASi的柔性鏈結(jié)構(gòu)顯著提高了IEMSis的韌性,，約為添加前的33-97倍。HPASi的交聯(lián)作用也賦予IEMSis良好的形狀記憶性能,，它們的形狀固定率和形狀恢復(fù)率分別為97.5-97.6％和91.4-93.7％,。同時(shí)，在沒(méi)有催化劑和相對(duì)溫和的條件下,，IEMSis可以通過(guò)亞胺鍵的動(dòng)態(tài)交換實(shí)現(xiàn)應(yīng)力松弛，使得4D打印的永久形狀在特定條件下還可以重構(gòu),，因而可望擴(kuò)展4D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍,。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（2019, DOI：10.1021/acsami.9b14145）。博士后繆佳濤為該論文的第一作者,。該研究采用林文雄團(tuán)隊(duì)研發(fā)的設(shè)備,，成果已在海西研究院參股公司國(guó)銳中科應(yīng)用。

此前,，該團(tuán)隊(duì)在作為4D打印基礎(chǔ)的3D打印樹(shù)脂研究方面取得一系列進(jìn)展,。納米粒子增強(qiáng)熱塑性3D打印樹(shù)脂成果發(fā)表在Materials & Design（2016, 102, 276-283），已被引用193次,，被愛(ài)思唯爾出版集團(tuán)列為該雜志Most Cited Articles,；納米粒子增強(qiáng)光固化3D打印樹(shù)脂成果發(fā)表在Composites Part A（2019, 117, 276-286）和Composites Part A（2016, 88, 234-242）；稀土磁性3D打印樹(shù)脂成果發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds（2017, 715, 146-153）,；可發(fā)泡3D打印樹(shù)脂成果發(fā)表在Advanced Engineering Materials（2018, 20, 1800215）和Materials & Design（2016, 105, 152-159）,；與許瑩團(tuán)隊(duì)合作研究的雙固化3D打印樹(shù)脂體系發(fā)表在Journal of Materials Science（2019, 54, 5865-5876），受到了國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注,。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b14145