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(shì)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(duì)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(jì)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(jìn)步,。新型光引發(fā)劑或者光引發(fā)體系的設(shè)計(jì)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?yàn)?D打印產(chǎn)物帶來額外的功能,，甚至能在與先進(jìn)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(shì),，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(duì)改進(jìn)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(qǐng)論文發(fā)表于Macromolecular Rapid Communication雜志并可開放獲取。

該綜述分五個(gè)方面分析了這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)：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(lán),、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(dú)特的優(yōu)勢(shì)與高效的引發(fā)性能，成功實(shí)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(jì)相結(jié)合，實(shí)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(shí),，并且有可能在不使用高強(qiáng)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(jī)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�,。籆）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