鄭大：超快可見光誘導(dǎo)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合及其在3D打印中的應(yīng)用

來(lái)源：鄭州大學(xué)


在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助下,， 鄭州大學(xué)龐新廠教授研究團(tuán)隊(duì) 在可控/“活性”自由基聚合方法及應(yīng)用方面取得新進(jìn)展。 相關(guān)工作以“ 基于碳量子點(diǎn)催化的超快可見光誘導(dǎo)水相ATRP及其在3D打印中的應(yīng)用”為題,，于近日在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》雜志在線發(fā)表,。 材料科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)碩士生喬梁為文章的第一作者,，2020級(jí)博士生周夢(mèng)杰為共同第一作者 ,。

ATRP技術(shù)已被證明是一種優(yōu)異的聚合物凝膠制備方法,，能夠得到比傳統(tǒng)聚合方法更均一的聚合物網(wǎng)絡(luò)。然而，傳統(tǒng)的ATRP聚合速度慢并且耐氧性差,，限制了其在增材制造（3D打�,。╊I(lǐng)域的應(yīng)用。 該團(tuán)隊(duì)首次將碳量子點(diǎn)（CQDs）引入到水相ATRP中,，開發(fā)了一種超快可見光誘導(dǎo)聚合體系,。優(yōu)化后的聚合反應(yīng)在數(shù)分鐘的可見光照射下即可獲得很高的單體轉(zhuǎn)化率(>90%)，且聚合物的多分散度（PDI）低于1.25,。由于CQDs的作用,，聚合體系表現(xiàn)出優(yōu)異的耐氧特性，使其能夠適用于數(shù)字光處理（DLP）3D打印,，打印出的物體具有良好的尺寸精度,。此外，CQDs優(yōu)異而穩(wěn)定的光學(xué)性能也為打印制品提供了有趣的光致發(fā)光能力 （圖1）,。該項(xiàng)研究工作從綠色化學(xué)的角度出發(fā),， 將CQDs引入到水相photo-ATRP體系,，通過(guò)可見/自然光照射制備具有明確結(jié)構(gòu)的聚合物,，并且這種ATRP介導(dǎo)的3D打印過(guò)程將為制備功能性和刺激響應(yīng)性水凝膠提供一個(gè)新方法 。

△圖 1. 碳量子點(diǎn)（CQDs）催化的超快速水相光誘導(dǎo)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）及其在增材制造(3D打印)領(lǐng)域的應(yīng)用,。

針對(duì)傳統(tǒng)可控/“活性”自由基聚合方法及應(yīng)用的局限性（例如反應(yīng)溫度高,、金屬催化劑難以去除、聚合效率低等）,，課題組近年來(lái)發(fā)展了一系列新型可控/“活性”自由基室溫聚合體系（ATRP,、RAFT、NMP等）,，優(yōu)化了復(fù)雜結(jié)構(gòu)共聚物的合成條件,，提高了功能聚合物的合成效率，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)功能聚合物以及功能材料的精確設(shè)計(jì)與可控制備提供了更為方便的合成手段,。