泉州师范学院卓东贤教授团队 Nat. Commun.：光固化3D打印各向异性聚合物

2023-10-22 来源：高分子科技

图1 SLA 3D 打印过程中的液晶取向

近期，泉州师范学院卓东贤教授、福建师范大学的陈钦慧教授在光敏树脂中加入一定比例的5CB液晶，并通过剪切分散进行分散（图 1a），制备出可通过3D打印实现各向异性聚合物的光敏树脂。通过对SLA 3D 打印树脂的光取向机制的研究，5CB 液晶倾向于沿着与紫外光振动矢量平行的方向排列。5CB 的这种取向随后会影响具有丙烯酸酯基团的单体或预聚合物的取向聚合。使得聚合物的机械性能、光学性能等呈现各向异性（图1(b)、图2）。打印分辨率和5CB液晶含量也会影响液晶在聚合物基体中的分布，从而影响3D打印制品的机械性能、热稳定性等（图1(c)、图3）。这项研究工作有望实现目前的增材制造技术仍无法实现自主设计的结构，为3D打印聚合物的微观结构调控提供了新的控制维度。该工作以“Light-oriented 3D printing of liquid crystal/photocurable resins and in-situ enhancement of mechanical performance”为题发表在《Nature Communications》上（Nature Communications ( 2023) 14:6586）。文章第一作者是泉州师范学院与福建师范大学联合培养的研究生孙晓露。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图2通过 SLA 3D打印实现 PB-5CB 树脂的光定向。

图3 研究打印分辨率和低聚物含量的影响，并提出光敏树脂的取向机制。

高端专用精细化学品课题组是以卓东贤教授为团队带头人的科研队伍，课题组以学科交叉为特色，课题组成员的背景、研究方向涉及材料科学与工程和化学等二个一级学科，致力于石油化工产业下游一3D打印光敏树脂、胶粘剂、涂料等高端专用精细化学品的开发和产业化技术研究。在过去的两年中，团队利用腰果酚替代石化资源研制开发3D打印生物基光敏树脂（ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 16316?16327），并合成制备液晶光敏树脂并用于3D打印，获得高性能3D打印制品（J Mater Res Technol. 2022; 17:2158 -2174，J Sci-Adv Mater Dev. 2023, 8, 100565），合成基于有机硅链和双马来酰亚胺链段的新型光敏树脂，有效提高了3D打印制品低温强度和韧性（Mater Today Chem, 2023, 27,101301）

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42369-1

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（责任编辑：xu）

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