聚氨酯彈性體是一類具有優(yōu)異機械性能的高分子材料,其獨特的軟段結(jié)構(gòu)提供了良好的彈性和柔韌性,而硬段結(jié)構(gòu)則賦予了其高的強度和耐磨性。這種相分離結(jié)構(gòu)使得性能各異的聚氨酯彈性體在汽車、醫(yī)療、電子和紡織等領域得到了廣泛應用。然而,傳統(tǒng)的聚氨酯彈性體加工方法,如注塑和澆注,通常需要較高的溫度和壓力,且模具制造復雜、成本高。而光固化3D打印技術(Vat Photopolymerization 3D Printing)具有快速成型、高精度和復雜結(jié)構(gòu)制造能力,使之成為制造聚氨酯彈性體的理想方法。
圖1光敏預聚物的結(jié)構(gòu)設計及成型原理
圖3光固化3D打印聚氨酯支架的機械性能和生物相容性
相關研究工作日前以“Multiple H-bonds Induced Mechanically Robust Vat Photopolymerization 3D Printing Poly(urethane-urea) Elastomers”為題發(fā)表在《Materials Horizons》(2024, https://doi.org/10.1039/D4MH01191K)上,在中國科學院蘭州化學物理研究所進行聯(lián)合培養(yǎng)的石河子大學博士研究生楊星星為論文第一作者,中國科學院蘭州化學物理研究所劉德勝青年研究員、蔣盼博士(現(xiàn)于法國Institut Jacques Monod從事博士后研究)和王曉龍研究員為共同通訊作者。
另,此項工作為該團隊今年在光固化3D打印聚氨酯彈性體方面發(fā)表的第二篇論文。在此前的工作中,該團隊采用光固化3D精確構(gòu)筑組成與結(jié)構(gòu)雙梯度的策略展示了高精度光固化3D打印實現(xiàn)阻尼減振和消音降噪等聚氨酯功能器件制造方面的可行性,相關工作發(fā)表以“Sunflower Pith Inspired Dual-Gradient Cellular Polyurethane Architecture with Amplified Mechanical Functions”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上(2024, 500, 156740)。
上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、甘肅省科技計劃和中國科學院蘭州化學物理研究所重點培育方向等項目的支持。
文章信息:
Multiple H-bonds induced mechanically robust vat photopolymerization 3D printing poly(urethane-urea) elastomers, Xingxing Yang, Changcheng Bai, Bin Zhu, Jiayu Wu, Mingyang Wang, Yixian Wang, Tao Wu, Desheng Liu, Pan Jiang*and Xiaolong Wang*
全文鏈接:https://doi.org/10.1039/D4MH01191K
研究團隊簡介:
王曉龍,中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員,3D打印摩擦器件組組長,博士生導師。2007年博士畢業(yè)于蘭州大學,2010-2011香港理工大學研究助理;2012-2013加拿大西安大略大學訪問學者。山東省“泰山學者”特聘專家,石河子大學“綠洲學者”,“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項首席科學家,中國機械工程學會增材制造分會委員,甘肅省材料學會理事,《摩擦學學報》等編委;曾獲2021年IAAM Scientist Award,甘肅省專利獎一等獎1項(第一),甘肅省醫(yī)學科技獎一等獎1項(第二),甘肅省科技進步獎二等獎1項(第七)。研究領域包括3D打印新材料及功能器件、仿生摩擦與潤滑等,在Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., Small等期刊發(fā)表論文150余篇、H因子45,主編英文專著1部,獲授權中國發(fā)明專利20余件、美國專利2件。
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