材料创新是3D打印发展的基石。热固性光敏树脂虽然凭借优异的机械性能和适配性占据了半壁江山，但其永久交联的网络结构导致材料难以通过加热或溶剂重塑，废弃后往往面临焚烧或填埋处理，引发微塑料污染和有毒渗滤液等环境问题 。这种“一次性”的使用模式产生高能耗与高碳排放，严重违背了循环经济原则，是3D打印领域实现碳中和目标的重大挑战。

图1 基于多功能光引发剂实现材料固化-酸降解循环的示意图

  近日，南理工/国科大杭高院王杰平、易文斌等人提出了一种通用的热固性材料回收再利用策略。该研究将双酰基膦氧化物（BAPO）光引发剂共价接枝到羟基磷灰石（HAP）表面，设计合成了一种集引发、交联、断裂功能于一体的多功能光引发剂（HAP-BAPO）。该引发剂不仅能在385 nm波长下高效引发各类丙烯酸酯单体聚合，更赋予了交联网络在酸性环境下的降解能力。降解产生的线性聚合物可作为大分子填料重新溶解于单体中进行二次固化，且再生材料的机械性能优于原始材料，为制造多功能、可持续的3D打印结构提供了全新平台（图1）。

  2026年1月14日，该工作以”Recyclable and Biodegradable Thermosets for 3D Printing via an Acid-Labile Multifunctional Photoinitiator”为题发表在《Small》上（Small, 2026，10.1002/smll.202514175）。文章第一作者是南京理工大学博士研究生熊大军。该研究得到国家自然科学基金委的大力支持。

图2 多功能光引发剂的合成

  该多功能光引发剂的制备路线简洁高效（图2）：首先通过碱催化水解缩合反应制备改性HAP，随后利用phospha-Michael加成反应引入光引发剂前驱体（BAP-H），最后经氧化得到HAP-BAPO。这一设计巧妙地将无机纳米粒子与有机光引发基团结合，实现了结构与功能的双重调控。

图3 可回收3D打印。a）3D打印示意图。b–d）采用原始树脂打印的复杂结构示例：Kelvin晶胞（b）、表面顶点质心结构（c）及五角二十四面体结构（d）。e）可回收3D打印流程示意图。f–h）含5 wt%回收线性聚合物的树脂所制结构：Ultra Lattice Cube（f）、Fischer-Koch S型结构（g）及Lower Ultra Lattice Cube（h）。i–k）含30 wt%回收线性聚合物的树脂打印的高复杂度架构：Octet-truss立方晶格（i）、锌晶格（j）及微型城堡（k）。

  研究团队验证了该材料体系在DLP 3D打印中的应用潜力。利用该光引发剂配制的树脂，成功打印出Kelvin晶胞等复杂高精度结构。更重要的是，将回收的线性聚合物（负载量高达30 wt%）重新引入单体配方后，仍保持了优异的打印流动性和成型精度，成功制备了Octet-truss立方晶格、微型城堡等精细架构，实现了材料的闭环循环利用（图3）。

图4 牺牲模板应用展示。a）金属鹰的制备流程。b）金属兔的制备流程。c）PDMS立方体的制备流程。d）PDMS五面体的制备流程

  基于材料优异的酸降解特性，该体系被进一步开发为一种高效的“牺牲模板”技术。通过打印可降解模具，结合后续的填充与酸解去除工艺，团队成功制造了传统光固化打印难以加工的金属（如低熔点合金）和柔性PDMS复杂结构（如金属鹰、PDMS空心立方体等），极大地拓宽了3D打印在多材料制造领域的应用边界（图4）。

图5 Kelvin晶胞结构的降解。a）不含线型聚合物的样品：（i）初始状态；埋入弱酸性土壤后分别于第15天（ii）、第45天（iii）和第60天（iv）拍摄的照片。b）含5%线型聚合物的样品：（i）初始状态；埋入弱酸性土壤后分别于第15天（i）、第45天（iii）和第60天（iv）拍摄的照片。注：土壤降解过程中，材料由红色逐渐变为淡黄色，归因于光吸收剂苏丹红I从聚合物基体中缓慢溶出。

  在模拟自然环境（pH=6的弱酸性土壤）中，打印结构表现出生物降解性。实验显示，材料在土壤中约10天开始溶胀侵蚀，60天后大部分结构消失，至75天完全消散，实现了材料的绿色生命周期。

图6 降解产物生态毒理学安全评估。a）小麦幼苗在含降解产物环境中生长15天后的照片。b）接触降解产物后小麦的发芽率。c）含降解产物条件下培养15天的小麦根长与芽长。d）普通小球藻在含降解产物培养液中的细胞浓度随时间变化的生长曲线。e）对照组与降解产物处理组中大肠杆菌的存活率。f）费氏弧菌暴露于降解产物15 min和30 min后的发光抑制率。

  为了确证环境安全性，研究系统评估了降解产物对不同营养级生物的影响。小麦发芽与生长实验证明降解产物无植物毒性；针对普通小球藻（藻类）、大肠杆菌（细菌）和费氏弧菌（发光细菌）的急性毒性测试也表明，即便在较高浓度下，降解产物也未对受试生物产生显著抑制作用，证实了该材料体系具有极低的生态风险和良好的生物相容性。

  该工作引入了一个强大的材料平台，通过设计可酸解的无机-有机杂化多功能光引发剂，成功赋予了热固性3D打印材料“可回收”与“可生物降解”的双重特性。这不仅为减少3D打印废弃物提供了切实可行的解决方案，也为设计下一代绿色、多功能智能材料提供了新思路。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202514175