光聚合3D打印因其环保、节能、加工速率快、能耗小等优势，近些年备受关注，并被广泛应用于生物医学、制造业、航空航天等多个领域。现有的光聚合3D打印光源多以短波长光（如UV光）为主，然而，短波长光不利于人体健康，且穿透性受限，以致深层聚合受阻。近红外（NIR）光良好的生物安全性以及穿透能力在一定程度上可以克服上述问题，因此，开发NIR光聚合型3D打印技术是有必要的。
近期，北京师范大学化学学院邹应全教授团队首次报道了一种基于NIR光聚合的立体光刻（SLA）3D打印技术，花菁/碘鎓盐作为该3D打印配方的光引发体系；在808 nm激光光源照射下，引发体系产生活性自由基实现单体、低聚物的聚合，并成功实现了聚合物材料的制造。该研究成果以“Stereolithography 3D printing upon near-infrared photopolymerization”为题发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。邹应全教授为该论文的通讯作者，北京师范大学化学学院博士研究生何相龙为第一作者。
光聚合动力学、聚合反应温度以及热稳定性测试结果表明，以花菁4bZ3为NIR光敏剂、Iod为引发剂，4-丙烯酰吗啉（ACMO）为单体，再结合其他低聚物，添加剂的3D打印配方具有较好的聚合性能、较低的聚合温度以及良好的热稳定性；该配方被选用于实际的打印实验。图2（a）展示了所定制的3D打印设备的实物图。3D打印配方的聚合机理如图2（b）所示，在NIR光源诱导下，4bZ3与Iod可发生电子转移反应生成对甲基苯自由基，其能够引发单体与低聚物固化，从而实现打印。图2（c）展示了通过NIR光聚合型SLA-3D打印机制造的产品，它们相比于3D模型具有较高的保真度，证明了该打印策略的可行性。
图2（a）定制的3D打印设备的实物展示图；（b）3D打印配方的聚合机理；（c）所打印的舵机转盘、玫瑰以及拉伸杆的展示图
图3 拉伸杆打印过程中曝光区温度变化曲线，（a）加工16层支撑结构，（b）加工7层产物结构；拉伸杆打印结束后非曝光区的（c）液面温度以及（d）拉伸杆表面温度
图4通过含苝、罗丹明B、花菁S0957、螺吡喃衍生物SP、碳黑（CB）等有色填料的3D打印配方所制造的有色聚合物以及光致变色聚合物示意图
该团队的研究为NIR光聚合型3D打印提供了可行的策略，有助于NIR光聚合技术与3D打印技术的发展。此外，该研究为通过3D打印制造有色聚合物、以及光致变色聚合物给出了一种实施途径，拓展了NIR光聚合技术的应用性，特别是在制备有色聚合物（尤其是黑色聚合物），和刺激响应聚合物方面具有实际的应用前景。该研究由湖北固润科技股份有限公司提供资金支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160857
